Φ42mm换热管内置铝制扭带强化传热特性的研究

对Ф42mm换热管插入扭带后的阻力特性和传热特性进行了分析,发现插入扭带以后,传热系数和流动阻力均增加,并且二者均随扭带的带宽增大而增大;通过非线性回归分析,得到插入铝制扭带后换热管摩擦阻力系数关联式和给热系数关联式;对插入扭带的换热管进行了强化传热性能评价分析,传热性能评价因子的数值在1．09～1．44范围之间,研究的扭带均具有强化传热的应用价值。     

内置偏心多螺旋扭带换热管的传热特性研究

通过数值模拟对内置偏心多螺旋扭带换热管的传热特性进行了计算与分析,结果表明:换热管的对流传热强度随着扭带数量的增加而提高,随着扭带扭率的减小而提高。流动阻力损失相对于空管有很大程度的提高。传热性能评价指标在湍流时普遍较低,故多螺旋扭带换热管的使用应考虑流动阻力损失的影响。     

换热管内置开边槽扭带的阻力与传热特性研究＊

将21种不同结构参数的铝制扭带分别置入换热管进行冷态和热态实验,研究并分析了换热管内置开三角形边槽扭带的阻力和传热特性。实验结果表明,插入开边槽扭带后管内的流动阻力和传热系数都有较大的提高。通过多元线性回归分析,得到了相应的阻力系数关联式和换热系数关联式。由强化传热性能评价分析,得到评价因子φ=1．05～1．35,证明了所研究的扭带具有强化传热的应用价值。     

换热管内置螺旋形扭带阻力与传热特性的实验研究

为了研究螺旋形扭带阻力与传热特性,选取了不同宽度（6、7和8 mm）的3种扭率（2.0、3.0、4.0）、3种螺距比（1.5、2.0、2.5）的参数组合下共27根螺旋形扭带插入换热管内进行实验.实验结果表明,插入螺旋形扭带后换热管内流动阻力和传热效果都有明显提高.通过对实验数据的多元线性回归分析,建立了相应的阻力系数和努赛尔数关联式.并且由强化传热综合性能评价分析,在实验雷诺数范围内得出强化传热综合性能评价因子φ=1.063～1.587,证明了实验研究的扭带具有强化传热的应用价值.     

内置交错螺旋扭带换热管传热特性数值模拟研究

通过数值模拟对内置交错螺旋扭带换热管的传热性能进行了计算与分析,研究结果表明:换热管的对流传热强度随着扭带偏心率的增加而提高。流动阻力损失随着扭带偏心率的增加,先增加后降低,在偏心率为0. 2时,达到最大值。随着偏心率的增加,换热管的综合传热性能在Re=1000时,持续提高;在Re=10000时,先下降后提高。由此表明,在不同流动状态下,应选择不同的扭带偏心率来提高换热管综合传热性能。     

换热管内置开边槽扭带的阻力及转动特性研究

将18种不同结构参数的铝制扭带分别置入换热管进行实验,研究并分析了换热管内置开三角形边槽扭带的阻力和转动特性。实验结果表明,插入开边槽扭带后管内的流动阻力和转动性能都有较大的提高,扭带的扭转比Y、扭带宽度D和边槽结构是影响压降和转速的主要因素。通过多元线性回归分析,得到了相应的压降Δp关联式和转速n关联式。实验表明,开边槽结构具有强化扭带转动特性的应用价值。     

上行换热管内宽型扭带的阻力特性试验研究

采用不同的宽型扭带在上行换热管内进行阻力特性试验研究,通过对扭带阻力的分析,得出了阻力关联经验公式。试验结果表明,宽型扭带具有在线除垢、防垢的应用价值。     

自旋扭带强化传热及旋转特性

旋转扭带是在固定式扭带基础上发展而来的, 因其特殊结构所以能在管内流体作用下产生自旋效果。本文对自旋式扭带旋转特性及强化传热特性进行研究。通过理论及实验研究管内自旋扭带旋转特性后得出:扭率越小, 扭带克服阻力起始旋转需要的流体速度越小;扭带转速与管内流体流速呈一次线性关系, 且扭带节距不变时线性比例基本保持不变。通过实验研究后得出:自旋扭带能达到很好的强化传热性能, 扭率越小其强化传热性能越明显, 同时阻力特性也越明显, 在雷诺数为4×10³～4×10⁴、扭率为3～8时, 换热管内摩擦因子增至1.7～3.5倍, 努赛尔数增幅为10%～37%。本文使用评估指标η对扭带进行综合评价, 得出扭率为7的自旋扭带具有最佳的综合性能。并分别拟合出摩擦因子及努赛尔数与雷诺数、扭率之间的关联式, 提出一种工程上自旋扭带选型方法。     

纳米流体在内置扭带管中的流动传热特性研究进展

随着世界能源消耗与日俱增,能源短缺问题已经成为当下不得不解决的难题。而换热过程往往伴随着大量的能源浪费,所以提升换热效率势在必行。扭带内插物作为常见的被动强化换热元件由于其操作简单、成本低的特点成为换热行业的宠儿。另一方面,纳米流体作为新兴换热工质,其良好的热物性能也让研究人员找到了方向,从而将扭带内插物与纳米流体结合,实现双重强化换热,大大提升了换热效率。     

扭带强化传热技术研究进展

扭带作为一种有效的传热强化元件,常用于旧型换热器的升级与改造。文章从节约能源这个主题出发,详细概括了管壳式换热器中传统扭带的强化传热机理、传热与流动规律,并对近期出现的异形扭带及传统扭带的不同应用进行了较为系统的归纳,最后对扭带传热元件的发展现状及前景作出了总结及展望。     

管内置梯形波带强化传热实验研究

设计了3种梯形波带内插件并对其强化换热特性进行实验研究,得出管内插入梯形波带扰流组件的传热系数h提高率为126%～220%,并对扰流组件引起的管程阻力进行了分析。通过传热性能评价准则(PEC)对插入梯形波带后的换热管进行传热的综合评价,证明梯形波带内插件确实是一种良好的加强换热能力的组件,并对实验数据线性回归拟合出了传热关系型。     

纳米颗粒粒径对内置扭带螺旋管传热特性的影响

基于纳米流体单相数值模拟方法,对纳米流体协同扭带插入物强化螺旋圆管传热特性进行研究,分析了进口流速0.01~0.07 m/s范围内,纯水以及纳米颗粒粒径为30、40、50、60 nm的Al_2O_3水基纳米流体对内置扭带插入物螺旋圆管努塞尔数的影响。结果表明,纳米流体可以提高努塞尔数,提升效果随着纳米颗粒粒径的减小而增加。通过场协同分析,热流场和速度场的协同程度验证了上述结果。     

波纹管内插扭带强化传热三维数值模拟

利用流体力学软件FLUENT对波纹管与扭带结合时的流场和温度场进行了数值模拟,考察了结构参数及操作参数对流动及传热的影响并根据模拟结果得到了拟合公式。将其与光管及普通波纹管传热性能进行了对比,结果表明:在入口雷诺数5 600—57 000的范围内,相比光管Nu数提高了80%—239%,摩擦因子提高了661%—890%,波纹管5.3%—44%,70%—168%,综合评价因子PEC-1为0.897—1.726,且随雷诺数增加呈递减趋势。插入扭带扭率为4时综合强化效果最佳,最佳强化效果出现在雷诺数6000左右。     

齿边穿孔扭带对管内强化传热的实验研究

研究新型扰流元件--齿边穿孔扭带插入换热管中强化传热的情况,考察影响传热效果的三个因素:孔径、孔距、扭矩。并通过对比实验,分析在换热管中分别插入齿边穿孔扭带、穿孔扭带与无孔扭带时,强化传热的效果。     

内置交替轴扭带的管内层流换热特性

为了提高管内层流换热性能,开发了三种不同的交替轴扭带作为强化换热的扰流元件。通过数值模拟对内置这些扰流元件的管内换热与流动特性进行了研究,结果表明:(1)对于交替轴窄边扭带,在较低Reynolds数下Nusselt数随错位角的增大而增大;而Re较高时,错位角的影响较小。阻力系数f随错位角的变化不大,90°对应的综合性能指标PEC最高。(2)对于交替轴中空扭带,Nu在60°时达到最大值,f随错位角的增加而有较明显的增加,PEC在60°时最好。(3)对于交替轴窄边中空扭带,Re较低时,Nu随错位角增大而增加;而Re较高时,错位角的影响较小。f的最大值出现在错位角为60°时,但错位角的影响并不明显,而且比交替轴窄边扭带的f降低很多。90°错位角对应的PEC最好。(4)总体来看,采用交替轴窄边中空扭带能全面获得优良的热-水力学综合性能。     

内置折边扭带管内高湿气体对流凝结换热与流动特性

对高湿气体在内置折边扭带管内对流凝结换热与流动特性进行了实验研究。分析了壁面温度、水蒸气含量、进口温度、气流速度等对高湿气体对流凝结换热的影响,降低壁面温度、提高水蒸气含量对流和凝结换热均提高,但对强化凝结换热尤其明显。引起扭带管内冷凝液膜状态变化的参数有扭曲比y和扭带与管壁间隙b。y越低气流旋转越强,导致液膜加厚而引起传热量降低和流动阻力增加;b较小时液膜积存在扭带端部,不仅降低传热面积而且无气流穿越扭带端部,b较大时旋转气流能穿越扭带端部,减薄管表面液膜厚度,强化凝结换热。     

内置交替轴扭带的管内层流换热特性

为了提高管内层流换热性能,开发了三种不同的交替轴扭带作为强化换热的扰流元件。通过数值模拟对内置这些扰流元件的管内换热与流动特性进行了研究,结果表明：（1）对于交替轴窄边扭带,在较低Reynolds数下Nusselt数随错位角的增大而增大;而Re较高时,错位角的影响较小。阻力系数f随错位角的变化不大,90°对应的综合性能指标PEC最高。（2）对于交替轴中空扭带,Nu在60°时达到最大值,f随错位角的增加而有较明显的增加,PEC在60°时最好。（3）对于交替轴窄边中空扭带,Re较低时,Nu随错位角增大而增加;而Re较高时,错位角的影响较小。f的最大值出现在错位角为60°时,但错位角的影响并不明显,而且比交替轴窄边扭带的f降低很多。90°错位角对应的PEC最好。（4）总体来看,采用交替轴窄边中空扭带能全面获得优良的热-水力学综合性能。     

上行换热管内宽型扭带的转动特性实验研究设计

采用不同的宽型扭带在上行换热管内进行转动特性实验研究.通过对扭带转速的分析,得出了转速关联经验公式,实验结果表明宽型扭带具有在线除垢防垢的应用价值.     

变扭率扭旋叶片强化传热特性

为探究扭旋叶片的结构参数--扭率变化率Tv对管道换热的影响,以水为介质,在Tv=-5~5范围内,采用实验和数值模拟方法研究了恒壁温条件下流体的传热和阻力特性,并分析了综合传热性能及强化传热机理。结果表明,沿流动方向Tv>0的扭旋叶片安装方式强化传热效果优于Tv=0,研究范围内Tv=2.5时综合强化传热比最高,相对Tv=0平均提高5.0%。而Tv<0时强化传热效果劣于Tv=0,应避免此种叶片安装方式。扭率的变化影响了流场结构,当Tv>0时,在近1/2流动区域内绕流旋涡的涡量和影响区域明显增加,同时,在绕流旋涡流动区域,压力、速度和温度的三场协同程度得到提高,进而强化了换热管道的传热效果。     

斜齿塑料螺旋扭带自动清洗及其传热强化的研究

现有塑料光滑螺旋扭带不能用于低流速传热设备的自动清洗。作者为此研制了一种强化自动清洗力矩的斜齿扭带。其原理是在扭带表面上以一定间距排列反对称斜齿。被导向的传热流体对扭带的不对称反作用力形成一个旋转力矩。与现有光滑无齿的自转扭带相比,斜齿型扭带自转清洗力矩增大了75％-101％、传热系数提高了一倍,对于6m长传热管、4管程的换热设备、0．5m／s流速时的阻力在36kPa左右,具有广阔的应用前景。因此,这种新技术很适合在0．4m／s以上的低流速传热设备中用来自动清洗保洁和传热强化以及节能。