强化传热元件与高效换热器研究进展

综述了国、内外近年来强化传热元件与高效换热器的研究概况,扼要报道了强化传热元件和高效换热器的研究进展。     

实用强化传热技术简介

概述了国内外实用强化传热技术的研究状况，简要介绍了国内开发的强化传热元件及设备的适用范围。     

强化传热在换热器中的应用

介绍强化传热目的、种类及主要方法，分析了各种方法的特点及适用范围和石化生产装置上应用的可行性及发展动态。     

低雷诺数混沌流翅片传热和阻力性能研究

应用CFD软件FLUENT对新型混沌流翅片单通道模型进行了数值模拟,分析比较了不同结构参数和流速对新型混沌流翅片表面流动与传热性能的影响。模拟计算结果表明,尺寸效应对混沌流翅片中混沌流的产生影响不大,只要达到一定雷诺数,流动就会进入混沌状态;在此基础上得到了翅片摩擦因子f和传热关联式。通过实验验证了关联式计算数据与实验数据最大误差不超过11·2%,表明将数值模拟应用于新型混沌流翅片的研究是可行的,为混沌流翅片的研究和应用提供了一定的参考。     

板翅式热交换器平直翅片流动与传热性能试验研究

通过空气-水传热试验,对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明,空气流速2.2~5.6m/s时,翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m2·℃),流动摩擦压降为40~90Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.2~3.7m/s,对应的翅片总效率在0.85~0.92。     

波节管管内强化传热有限元Ansys分析

利用Ansys对3种不同规格波节管进行了模拟求解,得出了湍流状态下波节管内流体的速度场和温度场,从微观上说明了波节管的强化传热机理。数值计算结果表明,湍流工况下波节管的努塞尔数Nu比光管提高2.97~3.80倍。拟合出的努塞尔数准则公式可为波节管实际应用提供一定的参考价值。     

纵向流管壳式换热器强化传热研究与发展

纵向流管壳式换热器具有传热效率较高、流动阻力小、抗结垢能力强、设备投资及操作费用低等优点 ,但在低雷诺数下 ,传热效果不佳 ,郑州大学热能工程研究中心对新型纵向流管壳式换热器进行了数值模拟和试验研究 ,开发出CAD参数化绘图系统 ,提高了这种换热器的性能和设计效率。阐述了纵向流管壳式换热器的研究和发展概况 ,分析了单项强化和复合强化传热的强化结构特点和强化传热机理 ,并从 4个方面指出了这种换热器今后的发展方向     

涡流发生器对热管翅片的强化传热研究

利用CFD计算软件Fluent对加装和未加装LVGs的翅片进行了数值模拟分析,得到了温度场、压力场、速度场的分布情况。通过比较发现,带有LVGs的连续翅片有效延长了流场中空气与热管的接触时间,梯形小翼有效地改变了空气的流动方向,形成了纵向漩涡,很好地改善了温度场与速度场之间的协同性。但正是梯形小翼对空气流动产生的这种阻碍,使得进出口的压力损失比较大,因而为了获得较好的换热效果,应该控制入口流速不能过大。模拟结果与分析表明这种梯形小翼可以有效的解决热管换热器换热能力不足的问题。     

内翅片环形管内高粘度流体强化传热数值模拟

以空气、水和油为工作介质,采用层流及湍流模型对内翅片环形管内的流动与传热特性进行数值模拟,重点讨论粘度变化对内翅片环形管传热规律的影响。采用有限容积法对计算区域进行离散,采用SIMPLEC算法处理速度和压力耦合问题,固体壁面上的速度采用无滑移边界条件。结果表明,3类流体在湍流状态下,油的综合传热因子最大,并随着Re的增加而增大,当Re在8000以上时,其综合传热因子趋于饱和状态;在层流状态下,粘度越大,流体局部Nux越大,其入口段效应的影响范围越大。在层流到湍流范围内拟合出内翅片环形管的流动与传热准则关联式,为内翅片环形管及相关紧凑式换热器的工程设计及应用提供了理论依据。     

强化传热节能技术的研究

简述了国内外强化传热技术的研究现状和最新发展方向,如换热强化剂、电场强化传热及节能技术、纳米粒子在强化传热中的应用、扰流子强化传热节能技术、以及国内外推出的各种新型高效换热器在结构方面所采取的改进措施等。并对一些新型的强化换热节能技术的优缺点进行了简要的分析,指出了它们存在的问题以及可能适用的范围。     

Sunrod针翅管的优化与强化传热性能研究

介绍了Sunrod针翅管技术的优化理论分析、优化性能试验研究以及不同结构的Sunrod针翅管的对比试验 ,获得了传热系数与压降计算关联式。最佳参数的Sunrod针翅管与螺纹管对比 ,强化传热最高可达 2 5 7～ 2 93倍 ,压降为光管的 4～ 5倍。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

开槽螺旋翅片管换热器传热与流阻性能研究

开槽螺旋翅片管换热器是在连续螺旋翅片管的翅片上均匀开许多小口 ,与普通的连续螺旋翅片相比 ,其传热面积有所增加 ,间断的翅片反复地激发传热边界层上的湍流 ,可强化传热效果。将开槽螺旋翅片管换热器的传热和流动性能的试验研究与普通连续螺旋翅片管换热器的传热和流动性能进行比较 ,结果表明 ,开槽螺旋翅片管换热器具有更好的强化传热效果 ,在实验范围内 (Re =30 0 0～ 15 0 0 0 ) ,开槽螺旋翅片管换热器的传热系数是普通连续螺旋翅片管换热器的 1 2～ 1 4倍 ,而流阻增加不多。     

螺旋隔板换热器壳侧传热与流阻性能研究

螺旋隔板是强化管壳式换热器壳侧传热十分有效的壳程结构型式。以现场的压缩空气为工质 ,分别对花瓣状翅片管 (以下简称为 PF管 )与低肋管在螺旋隔板支承下的传热与流阻性能进行实验研究。结果表明 ,花瓣状翅片管比低肋管具有更优越的传热性能 ,在同等的 Re下 ,PF管螺旋隔板换热器的壳侧传热系数比低肋管螺旋隔板换热器高出 40 %～ 60 % ,而且其压力损失比低肋管低 30 %～ 40 %。此外还与光滑管螺旋隔板和弓形隔板换热器进行对比     

上行光管内置铝制扭带的换热与阻力试验研究

针对换热器在工业生产中不可避免地产生污垢,严重影响换热器性能的情况,内置扭带是一种已被证实兼有防垢除垢及强化传热的双重作用的技术。介绍了铝制扭带的换热试验研究方法。在改造的传热试验设备中,通过将9种不同结构参数的铝制扭带放置到换热管内,调节冷水阀,观察扭带在预计流量起转时进行传热试验。结果表明,内置扭带的换热管的总传热系数大于光管的数值,增大范围为9%~20%,内置扭带具有良好的强化传热作用。采用线性回归得到了与扭带结构参数相关的摩擦因数和努塞尔准数关联式,并通过性能评价,得到了评价因子=1.13~1.25,证明铝制扭带具有强化传热的实用价值。     

螺旋折流片强化壳侧传热研究

从涡旋流动强化传热的机理出发 ,提出了强化换热器壳侧传热的新方案———螺旋折流片式换热器。利用FLUENT流体计算软件对同心套管螺旋片式换热段的壳侧流场、温度场进行了数值模拟 ,讨论了螺旋片结构对其强化传热性能的影响 ,计算结果显示 ,该方案具有良好的应用前景。     

气-气波纹板换热器强化传热研究

根据气体在低流阻板式换热器内的动力特性 ,提出了减少流阻强化传热的新结构。开发了一种置于板间的扰流元件 ,用来强化传热及改善流体在板间的动力特性 ,对其进行实验研究 ,得到相应的传热及流阻表达式。只要操作 Re选择合理 ,使用螺旋型扰流件就能够取得减少流阻 ,强化传热的新效果。它进一步拓宽了板式换热器在大流量气 -气换热方面的应用。     

超低流阻板式换热器强化传热研究

针对气-气换热的特点,在以往研究的基础上,对超低流阻板式换热器进行了强化传热的研究。开发了一种合适的扰流件,通过实验分析了强化传热前后的传热和流阻变化。     

表面多孔换热管结垢特性研究现状及发展

表面多孔换热管是近年来发展的一种很有前途的沸腾传热强化技术,它能够长期稳定地强化沸腾传热,对表面多孔换热管结垢特性的研究是今后改进该技术并且进行推广的前提。重点阐述了近年来国内外学者在该方面的研究现状,对各种结垢机理进行了分析归纳;对表面多孔换热管和污垢的知识做了介绍,并对已经进行了工业化生产的2种表面多孔管的特性和应用情况进行了分析。最后提出了表面多孔换热管结垢研究的新方向和今后发展应注意的一些问题。