空温式翅片管气化器冷热流体传热特性仿真研究

空温式翅片管气化器通过吸收周围环境的热量使管内低温液体气化,其壁面温度低于附近湿空气冰点时会引起翅片表面结霜问题,严重影响低温系统正常工作。为探究翅片管内、外冷热流体对表面结霜影响的基础科学问题,采用Fluent软件对空温式翅片管气化器冷热流体的传热特性进行数值模拟,获得了翅片管内、外冷热流体与翅片壁面温度分布关系,研究了翅片管内低温液体入口流量和管外吹风速度对其传热特性的影响。结果表明:在管外自然对流条件下,翅片壁面温度沿管内低温液体流动方向(由下往上)逐渐升高,随翅片管内低温液体入口流量的降低而升高;管外向下进口风速为2.0m/s时,与自然对流条件相比,翅片壁面平均温度升高了约17K。     

亚临界压力下空温式气化器传热特性研究

空温式气化器有着不耗能、构造简单、价格低廉等优点，被广泛应用于LNG气化调峰站。在LNG的气化过程中，传统的空温式气化器的翅片管表面会出现结霜，从而使其传热性能下降。模拟了亚临界压力下空温式气化器纵向翅片管的传热特性，得到了翅片管外壁温，管内流体温度，霜层厚度，管内外对流换热系数等参数沿管长的分布规律。     

基于流固热耦合的平直翅片管换热器结霜过程数值模拟

平直翅片管换热器结霜是湿空气、霜层和换热器结构多物理场交互作用的结果。基于流固热耦合计算方法，考虑结霜过程中霜层密度和导热系数的变化，定义更真实求解域边界，对三维平直翅片管换热器的结霜过程进行数值模拟研究。模拟计算得到的结霜量与实验值之间的平均误差为4.67%，较以往数值模拟方法得到的结果精度有所提升。计算对比了湿空气进口流速分别为1.0, 2.0, 3.0, 3.7 m/s，相对湿度分别为60%, 70%, 80%时霜层的生长情况。结果表明，霜层厚度沿气流方向不断降低，随着来流速度和相对湿度增加，生长速率增大。对空气侧换热系数的研究表明，在结霜初期，空气相对湿度越大，换热系数越大；在结霜后期，空气相对湿度越大，换热系数越小。     

翅片管换热器结霜性能研究

翅片管换热器结霜问题较为复杂,一直以来成为研究的难题。从换热器的翅片结构、表面性能、空气的速度、湿度等方面对翅片式换热器的结霜问题进行了总结,并从如何改善热泵系统结霜情况出发,对换热器的设计参数、换热器的操作条件等提出相应建议。     

相变热控装置内部的传热特性

针对舱内热控用相变热控装置内部的传热特点,研究装置内相变材料吸热过程的相变传热及流固耦合传热规律,建立了相应的数理模型及数值计算方法,进行了实验验证,并在此基础上分析了典型热控单元吸热特性的影响因素及作用规律。相关研究成果将为相变热控装置吸热及热控特性的有效预测,以及为装置的设计及优化提供参考。     

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。     

空温式气化器管内LNG流动沸腾模拟研究

基于FLUENT软件模拟研究LNG在空温式气化器翅片管内的流动沸腾传热特性,采用VOF多相流模型捕捉管内气液两相区的流型,结合管内对流传热系数变化分析不同流型对气化能力的影响,研究翅片管管内流动沸腾传热的温度场和气化率分布。结果表明：LNG在翅片管内的流动沸腾过程依次出现泡状流、弹状流、搅拌状流3种流型;管内流体与管外空气的换热存在滞后效应,沿管长方向流体的热量增加。气化过程中,管内不同流型对应的局部传热系数不同,近壁面滑移气泡的数量对管内换热有较强的促进作用。局部传热系数与气相体积分数呈倒U型关系,当气相体积分数为0.45时,局部传热系数最大。     

空温式气化器综述

空温式气化器是一种将LNG转化为NG的气化装置,它利用空气作为热源,通过空气的自然或强制对流与翅片管内的低温流体换热,不消耗其它能源。该气化器结构简单,制作成本小,操作简单,适用于占地面积较大的小型LNG气化站。     

空温式气化器综述

空温式气化器是一种将LNG转化为NG的气化装置,利用空气作为热源,通过空气的自然或强制对流与翅片管内的低温流体换热,不消耗其它能源。该气化器结构简单,制作成本小,操作简单,适用于占地面积较大的小型LNG气化站。     

球凸内翅片管强化传热特性研究

在光滑内翅片管的基础上,结合凹凸板式换热器提出一种新型球凸内翅片管。比较球凸内翅片管、球窝内翅片管和光滑内翅片管的换热性能与流动阻力可知：球凸内翅片管的换热性能与流动阻力最大;通过比较不同排数球凸内翅片管和球凸内翅片管不同排列方式的换热特性与流动阻力可知,三排球凸内翅片管的努塞尔数Nu和阻力系数f最大,二排对排球凸内翅片管的综合换热性能指标ftef最优;比较不同翅片数球凸内翅片管的换热性能与流动阻力,得出8个翅片球凸内翅片管的综合换热性能指标ftef最优;并应用湍动能云图分析不同翅片球凸内翅片管的强化传热机理。     

翅片管与普通管的传热特性比较

近年来,越来越多的换热器采用管外翅片或管内翅片,其目的在于提高传热面积。对于普通管换热器,总单位面积传热系数由下式给出:     

空温式LNG气化器综述

液化天然气已被人们广泛使用,因液化天然气在使用前必须经过气化,介绍了几种常用的气化器。而又因空温式气化器更具优势,使用更广泛,重点介绍了空温式气化器及影响其传热性能的因素。     

基于共轭传热的甲烷MILD燃烧炉内传热特性

为明确MILD燃烧方式下炉内的传热特性和机制,建立了20 kW甲烷MILD燃烧炉的共轭传热(CHT)模型,开展了燃烧、流动及传热的耦合CFD数值模拟。通过对比模拟预测结果和试验测试数据,验证了模拟方法的可靠性。结果表明,Okafor反应机理虽能准确预测MILD燃烧炉内的温度及O₂、CO分布,但会过高预测NO生成量。通过对Okafor反应机理部分含N基元反应进行修正能够提高NO预测精度。通过对比耦合CHT模型前后燃烧炉内各壁面上的温度与热流密度分布,发现未耦合CHT模型时在炉膛前墙壁面出现了逆换热现象,与实际情况不符,说明耦合CHT模型在描述炉内传热特性方面精度更高。在耦合CHT模型基础上比较了MILD燃烧与传统钝体燃烧2种方式下炉内传热机制的差异,发现相较MILD燃烧,传统燃烧在所有炉壁上的温度均高20～40℃,导致传统燃烧在炉膛前墙、侧墙及后墙上的换热量比MILD燃烧分别高0.018、0.622和0.028个百分点,排烟热损失减少0.67%。进一步对各炉壁上的对流和辐射换热进行区分,发现MILD燃烧在前墙和后墙上的辐射换热量比传统燃烧分别高2.21和24.62 ...     

翅片管传热特性与热疲劳的实验研究

通过实验,对Ｕ形翅片管和高频焊翅片管的传热性能及接触热阻作了对比性研究。并对Ｕ形翅片管的热疲劳特性进行了实验。结果表明,Ｕ形翅片管具有较好的传热性能和抗疲劳性     

换热器流固传热边界数值模拟温度场的顺序耦合方法

通过建立由壳体、管板和换热管等组成的换热器有限元分析模型,使用FLUENT生成的CDB文件和ANSYS本身的物理场进行耦合,把外部CBD边界条件映射到ANSYS模型上。先利用"分段建模,整体综合"技术,从实现换热器的工艺热分析的角度考虑,由FLUENT软件得到换热器整体温度场,输出得到了包含固体表面节点、单元和温度载荷等信息的CDB文件,然后利用温度场顺序耦合的思想,利用由FLUENT得到的结构温度场边界,在ANSYS软件中取节点文件并求解,创建结构热分析所需的结构温度场。比对CFD结果和有限元结果可知,两者温度场的分布没有差别,此耦合过程中没有出现失真现象,这为研究换热器的温差应力分析提供了可靠的依据。     

空气冷却器翅片管强化传热新途径

对空气冷却器翅片管强化传热新途径作了阐述,介绍了各种新型翅片管的结构形式、制造工艺和传热性能。同时,将具有代表性的新型翅片管的传热和摩擦阻力性能与传统的平直翅片管进行了比较,给出了相应的传热系数曲线、流动阻力系数曲线和实验公式。研究表明,空气冷却器翅片管经过强化传热改造后,传热效果显著提高。指出在制造和选择新型空气冷却器翅片管时,需要考虑综合因素。     

直翅片管换热器传热和阻力特性的模拟试验研究

通过模拟试验的方法，对直起片管换热器的传热，阻力特性进行了模拟试验研究，得出了丰相应几何条件下管外对流换热系数及磨擦系数的准则方程，并与热管换热器综合性能试验台上直翅片热管余热管余热锅炉所测量的数据相比较，结果表明，在模拟条件下试验得到的准则方程是可靠的。     

表面特性对结霜和融霜排液的影响

对亲水表面、裸铝表面和疏水表面上结霜和融霜排液过程进行实验研究,分析了表面特性对冷凝水珠冻结、霜层生长和融霜排液的影响。结果表明：疏水表面上冷凝水珠呈规则球缺状、冻结较晚,而亲水表面和裸铝表面上冷凝水珠形状不规则;相比于亲水表面和裸铝表面上平整霜层,疏水表面上霜层不平整,有凹穴和凸起;疏水表面上霜层平均厚度增长较亲水表面和裸铝表面缓慢;在湿空气温度和冷面温度较低的情况下,表面特性对霜层生长的影响减弱;亲水表面具有较好的排液效果,其循环再结霜量最小。     

波纹表面结霜的实验研究

结霜工况下,换热器翅片表面结霜会增大换热热阻,堵塞空气流道。在低温高湿条件下对波纹表面的结霜过程进行了实验研究,分析了冷面温度、湿空气流速及波纹结构等因素对波纹表面冷凝水珠冻结和霜层生长的影响。结果表明：冷面温度越低,冻结的冷凝水珠越小,冻结时间也越短;冷面温度越低或湿空气流速越快,霜层生长越快;在相同的实验条件下,波纹表面上霜层的高度比平直表面的低。