用数值方法探讨异形翅片管强化冷凝传热的机理

本文首次提出用数值方法从微观上研究异形翅片管强化冷凝传热的机理.揭示了:对于不同级构参数的异形翅片管、不同工质、在不同的热流率下、在管的不同周向位置上,表而张力作用和粗糙度促进对流传热作用的效果不同.总而言之,在中等热流率下,R管以二维表面张力作用为主,对于ST管,两者作用相当.     

R134a在不锈钢三维翅片管外的冷凝传热研究

在饱和温度为39℃,壁面过冷度为3.2~10.5℃条件下,实验研究了R134a在不锈钢三维翅片管外的冷凝传热性能。结果表明,光滑管的冷凝传热系数比Nusselt理论公式的计算值低4.8%,不锈钢三维翅片管的平均冷凝传热系数是不锈钢光滑管的3.34倍。     

空冷凝汽器翅片管流态化清洗的数值模拟

对空冷凝汽器翅片管进行了液固两相流流态化除垢清洗的数值模拟。研究了流体流速、固相粒径、固相体积分数对清洗效果的影响。结果表明:流体的湍流强度壁面的剪切应力均随流速、固相粒径、固相体积分数的增加而增大;考虑节水节能和清洗效果,蛇形翅片管最佳入口流速为14m/s,固相粒径为0.3mm,体积分数为8%。     

螺旋折流板三维肋翅片管换热器的传热性能研究

文章以水和VG32液压油为实验换热对象,研究了其在螺旋折流板低翅片管换热器和螺旋折流板三维肋翅片管换热器壳程的传热与压降性能。在相同的Re下,螺旋折流板三维肋翅片管换热器的Nu是螺旋折流板低翅片管换热器的1.6～2.6倍。在相同流量下,螺旋折流板三维肋翅片管换热器壳程压降稍大,但它的传热流阻性能比是螺旋折流板低翅片管换热器的1.39～2.15倍。实验结果表明:螺旋折流板三维肋翅片管换热器具有最佳的传热、压降和换热量综合性能。文章还对螺旋折流板三维肋翅片管换热器的强化传热的机理进行了分析。     

菱形翅片管的强化传热特性

简要介绍了一种新型强化传热管－－菱形翅片管的结构和强化传热机理,并通过两组对比试验研究其强化传热特性。研究结果表明：菱形翅片管的三维翅片可以较大幅度提高换热器总传热系数和壳侧传热膜系数,对于对流和冷凝传热都有较好的强化效果。菱形翅片管加工成本较低,传热性能较好,在石油化工等行业推广应用前景广阔。     

非共沸混合工质在花瓣形翅片管管束上的冷凝传热及强化

1实验系统本文选定花瓣形翅片管作为强化管型,并探讨非共沸混合工质在其管束上的冷凝传热性能。实验系统如图1所示。本实验系统设计成既可进行大空间内的自然对流冷凝传热实验研究,又可进行套管空间内的强制对流冷凝传热研究。实验工质民;和R;。在蒸气发生器中由电加热器加热沸腾后所产生的蒸气分两路进入冷凝器空间内,并在管束上冷凝。实验管（管参数如表1所示）内的冷却水来自调温水箱,实验时控制三条管内水流量基本上相同。对于大空间内的自然对流,分别研究了光管和花瓣形翅片管管束直列与错列下的冷凝传热性能对比。对于套管空…     

非共沸混合工质在水平管束上轴向流动冷凝传热强化的强究

研究了花瓣形翅片管强化非共沸混合工质在水平管束上轴向流动冷凝传热的性能,并建立了管束冷凝传热系数的计算模型。结果表明,该模型的计算值与实验结果吻合得较好。     

直接空冷凝汽器翅片管污垢层清洗的数值研究

直接空冷凝汽器翅片管作为空冷单元的重要换热组件,翅片管的清洁程度直接影响空冷单元的高效换热能力。目前对如何提高直接空冷凝汽器翅片管换热能力的研究较多,但是对于直接空冷凝汽器翅片管粘有污垢层后的清洗状况鲜见报道。对此,本文对直接空冷凝汽器蛇形翅片管污垢层清洗进行了数值模拟,分析了翅片管表面具有不同厚度的垢层时,在清洗过程中所受到的压力和剪切应力随时间的变化规律。结果表明：清洗带有不同厚度垢层的翅片管,翅片管表面垢层越薄,就越容易清洗,所需清洗时间越短;翅片管表面垢层受到的压力和剪切应力随垢层厚度的减小而减小,随清洗时间的增加而减小;经计算得出,清洗喷嘴的移动速度为1.1～1.5m/min时可更好的清洗翅片管表面的污垢。     

新型纵向流一体式翅片管换热性能数值模拟

为达到提高壳侧传热系数的同时又具有较低的压力损失的目的,提出了新型纵向流一体式翅片管。针对翅片与管壁夹角的变化影响传热效率的问题,根据有无翅片、翅片夹角的不同、翅片种类的不同,利用计算流体力学(CFD)软件建立了7种周期性单元流道,并对壳侧流场和传热场进行了三维数值模拟,分析了不同流速的介质在流道中的扰动、压降及温度变化。模拟结果表明,在所有的翅片管中翅片夹角为105°翅片管的换热系数最高,翅片夹角为105°翅片管换热系数约为光管的1.4—1.6倍,压降仅为横向掠过的圆形翅片管的0.018—0.15倍。翅片夹角为105°时,翅片管综合性能较优,对烟气换热器应用提出了数值保障。     

翅片结构对双向开缝翅片管换热器性能的影响

为了获得翅片结构对双向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律,对不同翅片间距P_f和开缝高度S_h的双向开缝翅片管换热器进行了数值模拟,并对数值模拟结果进行了模化试验验证。结果表明：当R_e<7200时,增大P_f会提高双向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能;当R_e>7200时,减小P_f会提高其传热性能,降低其阻力性能;随着S_h的增加,双向开缝翅片管换热器的传热性能先降低后提高,阻力性能先提高后降低;对于不同翅片结构的5种双向开缝翅片管换热器,P_f越大,综合流动传热性能越高,但实际换热面积会减小,需综合考虑;在R_e=2734~6712范围内数值模拟与试验结果吻合较好,数值模拟能较准确地反映双向开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。研究成果可为双向开缝翅片管换热器的结构与性能优化提供依据。     

梯形螺旋外肋管管外强化传热性能研究

为研究梯形螺旋外肋管(TSEFT)强化传热效果,建立了其管外周期单元流道模型。在雷诺数10 000≤Re≤24 000范围内,通过数值模拟研究不同参数对其流动传热以及阻力性能的影响。研究表明:梯形螺旋外肋改变了流体的流动状态,从而扰动边界层使其不断脱落,达到强化传热的效果。随着肋高e与底宽b的增大,顶角α与螺距p的减小,梯形螺旋外肋管的传热系数与压降均相应增加。在低雷诺数区域,梯形螺旋外肋管综合性能普遍优于圆形外肋管,综合换热因子最大可以达到1.42。利用多元线性回归拟合了梯形螺旋外肋管管外流动传热与阻力计算关联式,为该类换热管的工程应用提供了设计依据。     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比。在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2—2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右。采用计算流体力学软件F luent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟。结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热。对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%。     

封闭空间内纵向外翅片管结构参数对传热的影响

对封闭空间内的竖直纵向外翅片管在翅片长度、翅片夹角及基管壁温改变时的自然对流条件下的换热特性进行了三维数值研究。结果表明翅片管的单位质量散热量随翅片长度的增加而增大。在翅片长度一定时,其最大值大多出现在翅片夹角60°左右;在基管壁温升高时,对流占据比重出现极大值;在考虑翅片夹角对换热影响的基础上引入量纲1因子,依据65种算例结果拟合出竖直纵向外翅片管自然对流换热准则关系式,准则式与计算结果偏差平均为3.53%。     

翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟

在对大型翅片管式换热器结构合理简化的基础上,应用CFD和数值传热学方法,建立了翅片管式换热器内部流动与传热的数学模型,得到了其内部流场和温度场的分布规律。并将数值模拟结果与现场应用数据比对分析,结果表明,研究方法可行,能为换热器的设计和改进提供参考和借鉴。     

双金属复合翅片管三维流动与传热数值模拟

以双金属复合翅片管为研究对象,采用计算流体力学的分析方法,建立了合理简化的数学模型,利用大型商业应用CFD软件FLUENT6.1.22,根据周期性流动的特点模拟了一个周期的翅片管及管外流体的流动和传热特性,得到了温度场、压力场、速度矢量等直观信息,并对结果进行了讨论,为强化换热管的开发研究和结构优化提供了理论依据.     

基于MATLAB的肋片传热特性分析与优化设计

利用MATLAB对肋片传热过程进行数值模拟,并对肋片的传热特性进行了分析研究。在此基础上获得肋片温度分布、散热量、肋效率等重要参数,探讨肋片厚度、肋片高度、肋片形状对散热量的影响及肋片结构优化设计方法。     

V型纵槽对水平螺旋管外冷凝传热的强化

用实验方法研究水平螺旋管管外有纵向 V型槽时凝结换热的强化问题。在相同真空度下 ,测试当 V型槽的角度或数目变化时管外凝结换热系数随冷却水流量变化的规律。实验结果表明 ,V型槽夹角为 6 0°,槽深为 1mm,槽数为 2 8时强化效果最佳。还在相同实验条件下 ,比较 V型槽水平螺旋管与矩形槽水平螺旋管及水平螺旋光管的传热效果 ,得到可用于工程实际的 V型槽水平螺旋管外冷凝传热的试验关联式     

多排平直翅片管换热器表面气液降膜流动特性的三维数值模拟

基于VOF模型建立了考虑重力、表面张力及界面摩擦力源项的多排平直翅片管换热器表面气液两相降膜流动三维瞬态CFD模型。不同气流速度下液膜厚度模拟结果与文献中试验值吻合较好,最大偏差小于5%,表明所建立CFD模型是可靠的。通过研究壁面接触角为30°时不同气液Reynolds数下液膜流动特性,结果表明：翅片管表面满膜流的临界Reynolds数Re_l为239,临界喷淋密度为0.06 kg/(m·s);在239 ≤ Re_l ≤ 995内,其平均液膜厚度较Nusselt理论解高16.8%～35.1%;气液逆流和顺流时气相Reynolds数Re_g应分别小于2190.7和3286.0,其主要原因在于过高的Re_g会导致气液界面摩擦力快速增大,从而引发液膜破裂和液滴脱落等现象恶化设备性能。总之,气液顺流更有利于在较高气相Reynolds数下实现翅片管表面的较薄满膜流动。     

平直翅片管翅式换热器流动与传热数值模拟

采用Fluent软件,建立了考虑边界加密的六面体网格模型,对平直翅片管换热器通道内的传热与流阻进行了数值模拟计算。得到了传热系数与Fanning流阻系数f的沿程分布,以及速度、温度分布。同时,得到了不同操作参数下的平均Nu和Fanning阻力系数f,为进一步采用强化传热措施打下基础。