国内外振动强化换热研究成果回顾

回顾了国内外换热面振动强化换热研究的重要成果。主要包括两个方面:机械振动强化换热、流体诱导振动强化换热。分别介绍了这两方面的实验研究和数值模拟成果,探讨了振动强化换热的机理。随着科学技术的不断发展,振动强化换热技术将被广泛地应用于工程领域。     

新型强化换热方法的换热性能研究

通过分析设置翼涡发生器、扰流柱，采用多头螺旋槽管等几种新型强化换热方法的换热性能，得出不同涡发生器强化换热程度不同及换热增强与压力损失的最佳强化效果有别。并指出大容量设备即紧凑式换热器的研究为强化换热、节能降耗提供了可能，发展前景广阔。     

强化换热型反应釜技术改进

分析了在化工生产过程中常用的换热反应釜及换热技术存在的不足,并结合化工生产需要,简要阐述了一种增大化工反应釜换热面积以提高换热效率的改进方法.介绍了改进后的反应釜主要结构组成,并采用半管和蛇管一体化的技术方法,减少流体阻力,强化换热和对釜内液体混合与分散,同时限定物料流动方向,减少流动死角,缩短反应时间,提高换热效果30％以上.     

铝多孔表面换热管强化沸腾换热的研究及其工业应用

对铝多孔表面管的传热性能进行了研究。结果表明 ,铝多孔表面对强化液体沸腾换热有显著效果 ,沸腾传热膜系数比光滑管提高 5～ 6倍 ;由应用实验和工业数据获得的管外铝多孔表面沸腾传热膜系数关联式 ,计算误差小于± 1 2 %。对使用铝多孔表面管的经济效益进行了深入分析。     

国内换热器流体诱导振动的研究状况

回顾了国内换热器流体诱导振动研究的重要成果,其主要表现在两个方面,一是防止振动方面,通过分析致振原因,提出防振的具体措施,避免设备破坏;另一个是有效利用振动方面,即流体流动诱发新型传热结构的振动以实现强化传热。流体诱导振动是一门实用性很强的边缘学科,随着现代工业的发展,这一学科的前景非常广阔。     

蒸发器加热室换热管的诱导振动破坏分析

本文对某公司Na2S项目中的蒸发器加热室换热管进行了流体诱导振动计算与分析。通过计算发现,通道入口处蒸汽流速较大,从而产生卡曼旋涡及紊流抖振,其中卡曼旋涡的频率与换热管的固有频率近似相等,使换热管产生共振,并且在振动与换热管轴向的温差应力的共同作用下,使部分换热管发生破坏。     

汽-水换热器内流体诱导振动强化传热试验

提出利用换热器内流体诱导振动实现强化传热的方法 .在利用传热表面振动提高对流换热系数的同时 ,利用振动变形减少积垢 ,降低污垢热阻 ,实现了复合强化传热 .对管内外流体流动诱导弹性管束的振动特性、强化传热特性和污垢特性进行了试验研究     

强化换热型反应釜技术改进

分析了在化工生产过程中常用的换热反应釜及换热技术存在的不足,并结合化工生产需要,提出一种增大化工反应釜换热面积以提高换热效率的改进技术方法,采用半管和蛇管一体化的设计,换热介质在换热夹套、釜外换热管、釜内换热管和换热转接管内依次交错流通,形成层层递进式换热循环.采用半管和蛇管一体化的技术方法,可以减少流体阻力,强化换热...     

新型强化换热方法的换热性能研究

通过分析设置翼涡发生器、扰流柱 ,采用多头螺旋槽管等几种新型强化换热方法的换热性能 ,得出不同涡发生器强化换热程度不同及换热增强与压力损失的最佳强化效果有别。并指出大容量设备即紧凑式换热器的研究为强化换热、节能降耗提供了可能 ,发展前景广阔。     

水-铜纳米流体强化小型毛细泵回路换热特性

在稳定的低压条件下,对以水-Cu纳米流体为工质的小型平板式毛细泵回路（CPL）的换热特性进行了实验研究。实验中纳米颗粒的平均粒径为20 nm,纳米流体质量分数为0.2%～2.0%。工作压力为5.62、9.58、15.74 kPa。研究了纳米颗粒质量分数和运行压力对CPL换热性能、最大热通量和热阻的影响。实验结果表明,水-Cu纳米流体替代纯水能够显著提高CPL的换热性能,蒸发器的传热系数最大可提高40％,最大热通量提高18%。存在着一个对应于最大强化换热能力的最佳质量分数,在实验压力范围内最佳纳米颗粒质量分数为1.0%。水-Cu纳米流体是一种适合在CPL中使用的强化传热工质。运行压力对CPL换热特性也有明显影响,压力越高,CPL换热的强化效果越显著。     

相变材料强化传热研究进展

对国内外相变材料各种强化传热技术进行了综述与讨论,包括添加金属填料、添加石墨、胶囊封装、加肋片、添加碳纤维和组合相变材料等,展望了相变材料的发展趋势.指出能源的大量消耗使得储热技术的研究越来越重要.其中潜热储热是一种有效的储热系统,相变材料是潜热储热系统的重要组成部分,但是有些相变材料(尤其是一些有机相变材料)存在导热系数低的缺点.在节能越来越受到重视的今天,相变材料的强化传热已成为热点问题.     

管壳式换热器振动疲劳与强化传热技术评析

说明了利用流体诱导振动来强化传热和开发新型复合技术对换热器优化运行的重要性,并结合工程实际给出了振动疲劳的定义.分别对管壳式换热器壳程流体工作流速的一般分析方法和双程强化传热技术进行了评析.以换热器内能量平衡的观点为依据,给出管束长期在振动疲劳效应下工作时,计算壳程流体工作流速的一般流程.最后,确信必须通过应用新型传热元件、利用计算机技术、完善专家系统和丰富故障诊断经验,才能更加有效地利用流体激振的能量强化传热,进一步延长管束的使用寿命,使整个换热系统更好地服务于工业生产.     

梯度磁场作用下自然对流换热强化

为验证梯度磁场作用下自然对流换热的变化规律,揭示热磁对流现象的机理,利用钕铁硼永磁体构建了楔形梯度磁场空间,并对位于该空间的封闭腔内的氧气自然对流换热进行了实验研究.实验获得了氧气自然对流的激光散斑干涉图像,通过数据处理得到了氧气自然对流的温度场,进而获得了壁面局部Nu分布.结果表明,磁加速度近似与重力加速度方向相同的永磁梯度磁场布置可使氧气自然对流换热过程得到强化.     

Experimental research on stabilities,thermophysical properties and heat transfer enhancement of nanofluids in heat exchanger systems

Stable TiO₂-water nanofluids are prepared by a two-step method, stabilities of nanofluids are investigated by precipitation method and transmittance method respectively, and thermal conductivities and viscosities are also measured. An experimental system for studying the heat transfer enhancement of nanofluids is established, and heat transfer and flow characteristics of TiO₂-water nanofluids in heat exchanger systems with a triangular tube and circular tube are experimentally studied. The effects of nanoparticle mass fractions (ω=0.1 wt%-0.5 wt%) and Reynolds numbers (Re=800-10000) on the heat transfer and flow performances of nanofluids are analyzed. Fitting formulas for Nusselt number and resistance coefficient of nanofluids in a triangular tube are put forward based on the experimental data. The comprehensive performances of nanofluids in a triangular tube are investigated. It is found that nanofluids in a triangular tube can significantly improve the heat transfer performance at the cost of a small increase in resistance coefficient compared with that in a circular tube, especially the resistance coefficients are almost the same between different nanoparticle mass fractions at turbulent flow. It is also found that the comprehensive evaluation index η decreases with Reynolds number at laminar flow but a critical maximum value appears at turbulent flow.     

强化换热凹槽管内流动与传热数值模拟

以水为工作介质,应用三维常物性不可压缩流体稳态湍流模型,对凹槽管内的流动、阻力与传热性能进行了模拟研究,并与光滑管进行对比。结果表明,凹槽管主要通过扰动、漩涡使层流底层的局部温度梯度变大,从而使换热性能比光滑管强。凹槽结构能显著增强流体的扰动和相互掺混,并产生径向漩涡,减小边界层厚度,加剧流体湍流,促使边界层表面快速更新,从而强化传热,但同时也使其流动阻力增加。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析了凹槽管强化换热的机制。强化换热另一重要途径是使换热器内速度场与温度梯度场之间夹角变小,改善速度场与温度场协同程度。     

Efficiency of heat transfer enhancement by the deep profiling method

A method to assess the efficiency of heat transfer enhancement is proposed. It is experimentally shown that heat transfer enhancement in shell-and-tube heat exchangers by deep profiling is efficient. It is also shown that the efficiency of heat transfer enhancement by deep profiling is substantially higher than that achieved by knurling.     

旋流片支撑缩放管管束的复合强化传热

提出了由旋流片支撑缩放管管束的管壳式换热器壳程结构,对壳程工质为空气时,4种类型旋流片和空心环分别支撑缩放管管束的传热与流阻性能进行了实验研究,并进行了相互比较。实验结果表明：工质为空气时,270-20.3、180-20.3两种旋流片分别与缩放管管束配合,均具有优良的复合强化传热性能。尤其是270-20.3旋流片与缩放管管束配合,当Reynolds数为2000～20000时,其强化传热综合评价因子比空心环与缩放管管束配合时平均高出18%。     

基于超声技术的沉浸式换热器强化传热研究

针对沉浸式换热器管外强化传热的问题,采用振动壁面的方式向换热器内输入超声波,研究了超声外场对沉浸式换热器内的管外流动、空化现象以及传热强化的作用。超声作用在流体中能够产生空化现象和声流的传播。其空化作用使得邻近振动面的流体发生液气相变,在远离振子的区域发生微小气泡的膨胀,换热器管外流体区域的平均气体体积分数由未加载超声时的0.01302最大增至0.01359。声流现象使得换热器管外流体的流速具有和超声波相同的脉动变化特性,呈高低速相间分布流向换热器两侧,最低速度接近0,最高速度4.93 m·s^-1,平均流速由0.0248 m·s^-1增至0.102 m·s^-1,超声作用效果显著。在空化和声流的双重作用下,换热管外表面湍动能均值由2.090×10^-4 m²·s^-2增大至0.01847 m²·s^-2,表明换热管外表面流体受到扰动增强,换热管外表面对流传热系数由1634.533 W·m^-2·K^-1增大至2031.069 W·m^-2·K^-1,传热强化比率达24.26%。本研究对超声技术在沉浸式换热器内的应用具有重要意义。     

管壳式换热器强化传热研究进展

管壳式换热器作为工程中应用广泛的换热器,具有结构坚固、适应性强、能够利用和回收热能等优点。在追求高能源利用效率的背景下,换热器的强化传热得到广泛关注。本文重点阐述了管壳式换热器的强化传热相关研究进展,包括换热器本身几何结构的优化、换热流体的热物性改善以及多种强化传热技术结合的复合强化传热方法。其中几何结构优化主要包括改变换热管管型、增加管内插入物以及壳程中的隔板优化研究等。换热流体热物性改善包括纳米流体提高热导率、潜热型热流体提高比热容等。复合强化传热是将多种强化方法结合,可弥补单一方法的不足,以获得更高强化传热效果。最后指出管壳式换热器强化传热未来的研究方向在于持续开发强化传热管、制备稳定的纳米流体及潜热型流体以及多种强化方式复合提高强化效果。