新型蜂窝板式换热器实验与模拟分析

板式换热器在工业生产中广泛应用,采用数值模拟和实验相结合的方法对新型蜂窝板式换热器进行研究。结果表明:数值模拟和实验结果在合理的误差范围内,验证了数值模拟的可靠性。新型板式换热器内部蜂窝结构附近的速度场出现规律的周期性变化,流体湍流强度增加,Nu和阻力系数f随焊孔直径和蜂窝直径的增加而增大,通过对蜂窝板在3 000≤Re≤25 000的数据结果进行关联,得到了蜂窝板流动换热的准则关系式,为蜂窝板式换热器的优化提供了理论依据,并为工业生产提供参考。     

板翅式换热器表面传热与流阻特性数值模拟

本文将计算流体力学应用到换热器领域,对具有相变换热混合工质低温板翅式换热器表面传热与流阻特性进行数值模拟,得到沿长度方向一定温度下传热系数、压力梯度的变化曲线,并将数值模拟结果与目前国际上通用的换热器设计仿真软件MUSE计算结果相比对,证明了本文所用数值模拟方法的正确性,为具有相变换热混合工质的换热器设计和优化提供一定参考。     

相关参数对增强型冷却塔换热性能影响的研究

以增强型冷却塔为研究对象,通过数值模拟的方法,对其在不同环境温度、湿度及不同换热器布置下的换热性能进行计算与分析,得到不同条件下空气流量和换热量的分布。研究表明:系统换热量随空气湿度增加小幅度增加,而随温度的增加却有较大幅度的下降;在换热面积一定且换热器均匀分组条件下,如换热器间隙有填塞物,换热量随着覆盖率的增加而减小;若换热器间隙无填塞物,换热量随着覆盖率的增加而增加至覆盖率为93%达到最大值,随后减小。最优换热器布置为:覆盖率93%,换热器分组均匀且尽量细分,间隙内无填塞物。     

新型高效紧凑式换热器仿真及热力分析

为了提高新型高效紧凑式换热器设计的功能性,并使其满足热力学性能需求,对绕管的结构参数及桥接布管方式进行设计。采用一种新型的变径变线桥接方式,在体积有限的情况下实现密集的管束布置形式;对该新型换热器设计进行全尺寸流域建模及CFD数值模拟;并将三维建模结果与一维程序计算结果对比,进行可靠性验证。计算结果表明：三维计算的各项热力学性能结果与一维计算仅有较小偏差,总传热系数相对误差仅为3.74%,总传热量相对误差仅为1.04%,验证了该三维计算模型具有较好的准确性;结合温度云图证明了换热区域基本集中在绕管段,为简化复杂换热器的计算提供了思路;该新型高效紧凑式换热器设计实现了管侧双股流可独立运行且同层间不存在无效换热区,整体换热平顺进行,壳侧流阻较小,换热能力保持较好;在工况范围内整机换热体积功率达到4.67 MW。     

大型管壳式换热器数值模拟分析

以某硫酸厂大型管壳式乙二醇换热器为分析对象,采用CFD软件FLUENT对其整体结构进行数值模拟,得出了换热器整体流场和温度场特性,分析了关键区域折流板和特征换热管的温度分布,并与实际测量值作出对比。研究结果可为换热器的设计方法和换热器的故障分析手段提供参考。     

超临界CO2水平细微管内层流流动与换热的数值模拟

对超临界CO2在水平细微管内层流流动与换热进行了数值模拟.给出了冷却和加热条件下,细微管(d＜1.0 mm)内有代表性的速度、温度剖面,以及Nusselt数随流体温度的变化.研究表明超临界CO2在水平细微管内层流流动时,由于流体热物性随温度剧烈变化,浮升力的影响非常显著,加强了管内换热;且由于流体强变物性特点,只要流体和壁面存在温差,速度及无量纲温度分布就不断变化,充分发展流不可能达到.研究结果对超临界CO2高效紧凑式换热器的设计与优化有重要的意义.     

波纹板式换热器传热与流动特性分析

通过数值模拟的方式,对一种用于低粘度流体的波纹板式换热器的传热特性和阻力性能进行分析,以控制变量法分析了流体速度对传热特性及阻力性能的影响;搭建了板式换热器测试平台,验证了数值模拟结果的正确性和可行性;用等速法拟合了Nu-Re与Eu-Re的相关准则式,并采用JF因子评价换热器综合性能。结果表明：模拟结果与实验结果相比误差在10%以内;当流体流速小于1.0 m/s时,换热器传热系数和压降随着流速的增大而增大,但综合换热性能逐渐变差,在此流速范围内,总传热系数随冷流体进口温度升高而增大。     

深层地埋管换热器换热性能模拟及稳定性研究

以深层地源热泵地埋管换热器为研究对象,对其换热特性进行数值模拟和实验研究。建立考虑轴向地温梯度的深层地埋管换热器传热模型并进行模拟计算,通过示范工程现场测试数据验证该模型的正确性。对深层地埋管换热器换热的性能稳定性进行研究,发现深层地埋管换热器连续长期运行及间歇长期运行下换热性能基本稳定。当按不同运停比运行时,岩土温度恢复效果良好。研究结果表明深层地源热泵有较好的换热性能及运行稳定性,为深层地热能的开发利用提供了新思路。     

扁管通道的轿车暖风器传热性能研究

对轿车暖风器的传热性能进行了数值模拟和实验研究,将数值模拟与试验结果相对比,验证了壁面温度选取的正确,为进一步的数值模拟研究打下了基础。依据实测数据,将管内外侧的对流换热系数从传热系数中分离出来,得到了管外换热关系无量纲准则式;对管内外的换热特性、阻力特性进行分析,指出了改善暖风器传热性能的方法,同时验证额定工况性能指标的合理性。     

HYSYS流程模拟技术在丁辛醇装置用能优化方面的应用

分析了大庆石化公司丁辛醇装置工艺流程中用能优化的潜力,即可增没换热器,实现温度较低的精EPA与温度较高的粗EPA的换热,充分利用内部循环热能,同时可节约冷却水和加热蒸汽用餐。介绍了利用HYSYS流程模拟技术．通过采用定义虚拟组分来计算增设换热器换热面积的计算方法。根据模拟计算结果,采用换热面积为35m^2的新增换热器,每年节约1．3MPa蒸汽1×10^4t、冷却水28×10^4t。     

多孔介质燃烧_换热器内燃烧和传热的数值模拟

通过建立二维数值模型研究了多孔介质燃烧-换热器内的燃烧和传热。研究系统配置对燃烧-换热器热效率和压力降的影响。结果表明,换热管的纵向距离对燃烧器内温度分布、传热速率和压力损失有显著的影响。减小换热管纵向距离,热效率和压力损失增大,而换热管的水平距离对热效率和压力损失的影响很小。另外,增大小球直径导致热效率增大和压力损失的急剧减小。数值模型的有效性通过实验进行验证。     

带有横向微沟槽的矩形紧凑式通道换热器内超临界液化天然气工质换热强化特性模拟研究

提出了一种用于超临界液化天然气换热的微小通道换热器整体性能提高的被动式强化技术并进行了数值模拟验证和设计优化。在普通的矩形微小通道内利用3D激光打印技术在壁面加工横向圆弧形微沟槽以强化换热能力。首先对圆弧形微沟槽的槽深、槽宽和相邻两槽道中心距等几何尺寸进行了优化计算,然后讨论了在使用强化技术后工质温度在跨越临界温度的120K-250K范围内的换热强化和流动特性,进一步考察了工质温度、质量流量（雷诺数）和进口压力对换热系数（努塞尔数）、摩擦因子和综合效益系数的影响。此外,通过微沟槽附近的局部流动特性分析强化换热机理,数值模拟结果表明带有横向微沟槽的紧凑式换热器的综合换热效益得到30%左右增加,显示了优异的换热强化综合效果     

同心套管换热器内石蜡储热过程的数值模拟

对同心套管换热器内石蜡的储热进行数值模拟,获得了不同热流体进口温度下的相变储热特征规律。结果表明热流体的温度升高导致石蜡融化速度加快,石蜡的融化时间逐渐缩短,其下降速率分别为41%,29%,储能过程储存热量增多。研究发现石蜡融化前传热方式以导热为主,融化过程中对流换热逐渐增强并占据主导地位,导热占据次要地位。提高热流体的入口温度能显著缩短融化时间提高储热效率。文中的模拟结果与文献的实验及模拟结果进行了对比验证,吻合较好,相对偏差不超过20%。     

带有横向微沟槽的矩形通道内超临界液化天然气换热强化特性模拟研究

提出了一种用于超临界液化天然气换热的微小通道换热器整体性能提高的被动式强化技术并进行了数值模拟验证和设计优化。在普通的矩形微小通道内利用3D激光打印技术在壁面加工横向圆弧形微沟槽以强化换热能力。首先对圆弧形微沟槽的槽深、槽宽和相邻两槽道中心距等几何尺寸进行了优化计算,然后讨论了在使用强化技术后工质温度在跨越临界温度的120.000～250.000 K的换热强化和流动特性,进一步考察了工质温度、质量流量(雷诺数)和进口压力对传热系数(努塞尔数)、摩擦因子和综合效益系数的影响。此外,通过微沟槽附近的局部流动特性分析强化换热机理,数值模拟结果表明带有横向微沟槽的紧凑式换热器的综合换热效益得到30%左右增加,显示了优异的换热强化综合效果。     

高温熔盐换热器及应用综述

介绍了高温熔盐在流道中的流动与换热特性及熔盐换热器研究发展现状,对熔盐换热器在能源生产系统(如太阳能热利用)和工业加热系统中的应用进行了述评,分析表明熔盐换热器可应用的领域众多,应用潜力巨大。简要介绍了熔盐桨叶换热器的工作过程及初步的研究工作,数值模拟表明转动换热面导致流动与换热存在明显的不对称性。     

非稳态横掠管束对流传热的数值模拟

为研究管束内的换热规律与管间距的关系,通过分析不同物理模型的流场、换热系数,验证了针对横掠管束充分发展段采用周期性边界条件和对称性边界条件的合理性。采用FLUENT软件,对一定雷诺数范围内、不同的管间距横掠顺排管束周期性充分发展段模型的流动换热进行数值模拟。结果表明:密集排列管束的换热效果明显要比稀疏排列的管束大,且对于纵向管间距S_n/d=1.25的管束,当横向管间距取S_p/d=2.0左右时,管束间的换热达到最强,可以为提高换热器换热能力提供工程实际参考。最后将数值模拟结果与已有的经验公式以及实验结果进行比较,验证数值模拟方法的正确性。     

板式相变储换热器的储换热性能实验研究

为弄清板式相变储换热器的储换热性能,验证并修正文献（1）所建板式相变储换热器的储换热性能理论模型,搭建了板式相变储换热器的储换热性能实验台,研究了其不同运行条件下的热性能,实验值与模拟值基本吻合,验证了理论模型和模拟结果的正确性。     

某烤箱不同运行阶段内部的传热机理研究

为探究烤箱内部各阶段的传热机理,了解各阶段主导的传热方式,本文通过国产某烤箱的温度场均匀性优化改进项目进行了研究。研究采用实验测试、理论计算以及运用FLUENT模拟软件进行数值模拟的方法进行。实验测试和理论计算结果表明食物温度上升至171℃以上之后,对流成为主导的换热方式,利用数值模拟得到了烤箱的优化模型。本文为类似烤箱的研究提供了一种理论分析计算和数值模拟的思路。     

太阳能系统水箱内部流动与换热的实验与数值研究

采用实验和数值模拟的方法,分析了太阳能系统中水箱内部流动与换热情况。换热水箱尺寸为450 mm×400 mm×500 mm,水箱内部中心位置布置15层螺旋管。太阳能系统产生的热水从螺旋管顶端入口流入,从底端出口流出。冷水从换热水箱下部入口流入,从换热水箱上部出口流出。对比2015年9月30日到10月3日连续4 d实验结果的平均值与数值模拟结果,换热水箱内部中心温度两者最大误差为5.1%,冷水出口温度两者最大误差为2.1%。实验和模拟研究发现:冷水进口质量流量在0.03~0.1 kg/s内,冷水温升为10~15℃;换热水箱内部温度分层现象明显,有利于获得较高的出水温度。     

连续螺旋折流板管壳式换热器动态特性研究及预测

建立了可进行壳管式换热器动态特性试验研究系统,通过试验研究的方法对水-油为换热工质的连续螺旋折流板管壳式换热器动态特性进行了试验研究,进口流量扰动为等百分比流量特性,研究了4种流量扰动方式下水和油出口温度的动态响应。同时研究了在一定Re数下,不同的流体扰动量对换热器进出口温升的影响,得到了换热器进出口温升与流体扰动量之间的关联式。实验表明,液液换热系统温度的动态响应时间比较长,研究发现在正负的流量扰动下,换热器进出口温度变化呈现线性变化,进出口温升在正负流量扰动下其变化曲线具有对称特征。分别建立了有限差分数值预测模型及人工神经网络模型对换热器油侧的出口温度进行了动态预测,预测结果与试验值符合良好,人工神经网络的预测结果要好于数值模拟预测,其偏差绝对值在1.3%以内,表明人工神经网络在进行复杂的系统辨识时具有一定的参考及应用价值。