波节管换热器传热试验研究

对3种不同几何尺寸的波节管和光管的换热及其阻力特性进行了试验研究．结果表明,波节的存在增加了对流体流动的扰动,提高了波节管的换热能力;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加,波节管比光管的换热系数与阻力压降比K／△p提高了1.50～4．01倍．拟合出的准则公式可为波节管实际应用提供一定的参考．     

跨断层埋管力学行为的多参数模拟分析

为研究断层错动对埋地管道的影响,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,建立三维管土相互作用的非线性有限元模型,分析断层位移、管径、壁厚、断层及场地类型等参数对管道受力与变形的影响.研究结果表明,管道主要的破坏形态为受拉破坏;断层位移较大时,管道在逆断层作用下的应变反应要大于在正断层作用下的应变反应;场地类型对管道受力与变形有较大影响;增加管道的壁厚能够明显减小管道的拉伸应变峰值,有利于增强管道的抗力性能;断层位移较小时,采用小口径管道能够减轻管道破坏.     

忽略回填料与岩土热物性差异对桩基埋管换热计算的影响

桩基埋管换热器具有桩径大、埋深浅的特点,适用于桩基埋管特点的系列导热解析解模型被不断提出,但是该类模型均忽略了回填料与岩土热物性的差异。对于桩径较大的桩基埋管而言,较大的热物性差异将引起较大的计算误差。建立了区别回填料与岩土热物性差异的导热数值解模型,对比分析忽略热物性差异对桩基埋管换热计算的影响,研究表明:导热系数差异对桩基埋管长时间运行的换热热阻计算影响甚小;容积比热差异将引起桩基埋管较大的设计容量误差;桩径越大,热物性差异引起的计算误差越显著。     

空间充气展开支撑管的自振特性研究

为了掌握充气支撑管的自振特性,本文基于小变形假定分析了充气圆管的应力分布,并基于ANSYS软件对充气圆管的自振特性进行了深入的研究.分析表明,几何非线性对于结构的振动特性影响不大;充气压力对于固有频率的影响与材料属性相关;充气管的结构形式及初始缺陷对振动特性产生一定的影响,接缝的存在降低了结构的固有频率;同时在充气管的振动模态中,存在着整体的弯曲模态和局部的壳模态形式.小变形假定适合充气管的动态分析,其自振特性与材料属性、结构形式、充气压力及接缝等因素有关.     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

制冷工况下水平埋管换热器运行试验研究

通过夏季工况的地源热泵运行试验,对运行过程中水平埋管的换热性能参数、试验场地周围气象因素和换热过程中土体的温湿度变化等因素进行实时监测,探讨了地源热泵运行过程中水平埋管换热器热交换性能及其周围土壤的温、湿度场变化规律。研究结果表明,地源热泵间隙运行有利于土壤温度场的恢复,随着停机时间的增加,水平埋管与周围土壤的热交换能力明显提高;气候变化对水平埋管周围土壤的温度场分布具有显著影响,随着埋深的递减,土壤温度受气候变化的影响越明显;水平埋管周围土壤温度的变化幅度随着与埋管距离的增加呈递减趋势,其影响半径为1.0m左右;热交换对水平埋管周围土壤湿度场的影响不明显,但大气降雨引起的地表水入渗对土壤湿度场的分布具有显著影响。     

透明沉陷土体中的管-土变形可视化试验系统研制

为实现沉陷土体中管周土内部的变形可视化,设计了透明沉陷土体中的管-土变形可视化试验系统,并开展了相应试验研究。以玻璃砂作为固体颗粒材料,以正十二烷和十五号白油质量比为1∶3.5的孔隙液合成试验用透明土,制作了由透明土箱、砂箱和底座3部分组成的模型箱,采用漏砂控制实现了土体沉陷。试验中利用激光照射透明土形成散斑场切面,通过CCD数字相机连续获取沉陷过程中的切面图像,采用PIV技术对土体变形前后的散斑场切面进行分析,得到了沉陷过程中管周土体的完整位移场。试验系统实现了沉陷过程中的管-土变形的可视化,得到了管周土体的完整位移场;管道顶部2~3倍管径内形成了明显的土拱现象,管道上部土体在沉陷过程中产生了向管道两侧"绕流"的现象,管道下侧土体存在较大的下沉位移并逐渐与管道脱离,管道失去下部土体支撑,导致管道挠曲变形增加,附加应力急增。本文研制的可视化试验系统为研究沉陷影响下的管-土相互作用机理提供了新的研究方法,为地下结构与土相互作用模型试验研究提供了新思路。     

考虑钢-砼接触特征的CFST管节点热点应力分析

为研究不同钢-砼界面接触特征下钢管混凝土桁架焊接管节点局部应力分布及热点应力集中系数,以钢管混凝土桁架Y型焊接管节点（主管与支管夹角θ=60°）为研究对象,利用ANSYS有限元软件,选择其Solid45、Mass21、Targe170和Conta173单元建立管节点有限元模型,引入非线性面-面接触关系模拟局部变形导致钢管与内填混凝土之间发生相互挤压或脱离,计算得到钢管与内填混凝土接触间隙、侵入深度、法向接触应力和切向摩擦应力等局部接触变形及应力状态。分析了3种摩擦系数下(0,0.35,0.60),主管及支管的热点应力集中系数（SCF）分布。研究结果表明：主管焊趾处热点应力SCF在冠跟处出现最小值,在鞍点和冠趾之间的中点出现最大值;与主管相比,支管SCF总体较小,冠跟处出现最小值,鞍点和冠趾之间出现最大值。支管轴向拉力作用下Y型管节点焊缝附近钢、砼相互脱开,冠点附近比鞍点附近脱空区域大,鞍点脱空区域外围是钢管和混凝土接触挤压最剧烈区域,接触法向压力最大,混凝土对钢管支撑作用最明显。摩擦系数对管节点热点应力集中系数分布趋势影响很小,对SCF最大值有一定影响。     

星型内插件高温换热管强化传热研究

采用实验的方法对星型内插件高温换热管强化传热进行了探讨和研究。对不同翅片内插件高温换热管辐射传热对整体换热系数的影响进行了讨论。结果表明：随着管壁平均温度的啬或翅片数的增多，内插件强化管总体对流换热系数增大，幅射热影响程度增加。若允许摩擦阻力系数增加一倍强，就可使总的对流换热系数较光管提高５０％。     

多效蒸发器换热管的换热性能和机械强度分析

从传热和节能的观点对多效蒸发器换热管的材料选择进行了分析。计算表明在多效蒸发器基本结构不变的条件下,用不锈钢和黄铜换热管替换碳钢换热管后多效蒸发器换热性能和机械强度仍能满足设计要求。换热管的结垢对换热性能影响较大,不锈钢和黄铜换热管的抗结垢性能优于碳钢,碳钢管更换为不锈钢和黄铜换热管后换热性能会有所改善。综合考虑换热管选材的优先顺序是不锈钢焊接管、无缝不锈钢管、黄铜管、碳钢管。     

低合金高强钢换热管开裂原因分析

某公司生产的一种换热器,其管程介质为调温水,壳程介质为低压蒸汽。换热设备在运行不到半年突然发生泄漏事故,导致设备停车。维修检查时发现多处换热管的管头处存在裂纹,且裂纹为环向裂纹,有的管头甚至出现断裂现象。为此,对换热管的化学成分、硬度、力学性能、金相组织进行了检测和分析,用SEM扫描电镜对裂纹的微观形貌进行观察和分析,同时用EDS能谱仪对换热管断口处的产物进行分析。结果表明,夹杂物是引起换热管开裂的部分原因,换热管中的腐蚀介质是导致换热管失效的重要原因,换热管中内应力过大是引起换热管失效的根本原因。     

横掠滴形管的局部及平均换热

对空气横掠滴形管的局部及平均换热系数进行了测量．实验结果表明，滴形管管外局部换热系数的分布规律与圆管差别较大；其平均换热系数比圆管有显著提高．     

武汉与重庆典型地质结构下的地埋管换热性能

地埋管地源热泵换热器的换热性能受到不同地质结构的影响。以武汉和重庆地区的典型地质构成为边界条件,建立了三维地埋管的单孔双U管换热模型,通过模型计算,获得了两种地质条件下的地埋管换热性能,以重庆地区的地源热泵热响应测试结果以及工程运行数据出发,对模型的计算结果进行了验证,结果表明,模型吻合度较好,可以应用于工程分析。以模型为条件,进行地质结构对换热性能的影响度分析,预测了两地地埋管地源热泵的换热性能并计算得到换热器的平均换热系数分别为武汉地区K₁=1.65（W/m·K）,重庆地区K₂=1.51（W/m·K）。     

微小内螺纹管冷凝实验结果及关联式评价

为了研究不同顶角的内螺纹管单相及冷凝的压降及换热性质,对具有相同外径(5 mm)、相同螺旋角(18°)的内螺纹管进行实验,使用制冷剂为R22和R410A,质量流速为200~650 kg/(m2·s）,饱和温度为320 K,进出口干度分别为0.8和0.1.结果表明,内部实际换热面积增加比Aai/Afr是和强化换热系数直接正相关的.其中R22为工质的1#管和R410A为工质的7#管具有相对高的换热系数和相对低的压降.且在计算压降时,应用了Churchill模型［27］得出的摩擦系数及一个合适的相对粗糙度来修正光管的压降关联式.对Kedzierski和Goncalves关联式［11］进行修正,用基于齿根直径的换热面积代替实际内部换热面积,使误差在20%以内. 关键词：     

回填空气间隙对地埋管岩土温度恢复性能的影响

地埋管地源热泵系统在换热孔回填过程中,由于施工不当易产生空气间隙。通过建立岩土耦合单U三维传热模型,按照实际工程中可能出现的3种不同空气层情况进行了计算分析,把不同空气层情况对传热造成显著影响的因素＂地温恢复性能＂作为研究对象,并根据理论计算结果与实际工程的运行数据进行了地埋管进、出水温度的对比验证。结果表明,在岩土温度恢复期内,空气间隙的存在提高了所在区域以内岩土的平均过余温度,降低了地埋管的换热性能。     

交叉缩放椭圆强化换热管内流动和传热性能的数值研究

以交叉缩放椭圆强化换热管为几何模型,对管内的传热和流动进行数值模拟,计算结果表明,过渡段流场不同于直管段,纵向涡流较大,湍流强度和湍动能都较大,过渡段强化传热效果明显好于直管段,但阻力也增加了;并且发现随着椭圆长轴与短轴之比的增加,换热增强,为交叉缩放椭圆强化换热管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

碱液蒸发缶换热管腐蚀的研究

本文通过试验研究,找出了碱液蒸发缶换热管腐蚀的原因,并指出其防护途径和具体措施。     

基于TRNSYS的双U型地埋管换热影响因素分析

针对水平式埋管占地面积大、换热效果差及竖直式埋管初期投资高、施工难度大的现状,基于TRNSYS建立地源热泵双U型地埋管换热器瞬态仿真模型。在保证研究变量为唯一变量的条件下,通过仿真计算分析地埋管不同钻孔数、不同埋管深度以及不同孔间距对地埋管换热器性能的影响,模拟试验结果表明:增多钻孔数、加深钻孔深度、增大钻孔间距均可提高地埋管换热器的换热效果。本研究为地埋管换热效果与施工难度的平衡提供分析依据。     

混凝土储热桩不同埋管方式下土壤温度场的Star-ccm模拟

混凝土桩内部埋设换热管是高效开发与利用地下热能的一种新方法.本文通过建立混凝土桩换热管模型,并用star-ccm计算机模拟3种不同的埋管方式,得出不同埋管方式下,混凝土周围土壤的温度场分布图.     

一类初弯曲转子的裂纹-碰摩故障响应分析

摘要: 为了研究裂纹-碰摩耦合故障的一类初弯曲转子系统响应特性,在考虑转轴变形、非线性油膜力与碰摩力作用的基础上,结合由中性轴理论确定的裂纹开闭规律,建立该类故障转子的动力学方程,利用Poincaré截面和分岔图的变化分析初始弯曲程度与裂纹深度对系统振动响应特性的影响.结果表明：含初弯曲时系统振动响应在临界转速附近的混沌区域比无初弯曲时大,随着裂纹深度的增加,混沌区域逐渐缩小;初始弯曲的运动特性在浅裂纹情况下起主导作用,当裂纹深度较大时,系统振动响应随着初始弯曲程度的增大交替出现由周期演变为混沌状态的过程,混沌响应特性也可发生较大变化.