开缝布置方式对开缝翅片管换热器 传热与阻力特性的影响

为了获得开缝布置方式对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响规律,对5种不同翅片管换热器进行了数值模拟研究,并进行了模化试验验证。结果表明：增加开缝会提高翅片管换热器的传热性能,但阻力也随之增加;与开缝位置相比,开缝数量对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响更大;在Re=4800~7500日时,开缝翅片管换热器综合流动传热性能 随着Re数的增大而增大;在5种翅片中,开缝翅片的综合流动传热性能高于普通平直翅片;数值模拟与试验结果偏差较小,采用数值模拟方法能够比较准确地分析开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。     

管间距对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响

为了获得管间距对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响规律,对5种不同翅片管换热器进行了数值模拟研究,并进行了模化试验验证。结果表明:开缝翅片管束的传热和阻力特性与翅片侧气体的Re数有关,随着Re数增大,翅片侧Nu数增大,摩擦因子f逐渐减小;纵向间距S2对开缝翅片管换热器的综合流动传热性能的影响较大。数值模拟与试验结果偏差较小,采用数值模拟方法能够比较准确地分析开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。     

翅片参数对开缝翅片管换热器换热与阻力性能的影响

在模化试验验证的基础上,通过数值模拟,获得了翅片间距P_f及开缝数量n_s对开缝翅片管换热器性能的影响规律:n_s≤6时,翅片侧Nu和流动阻力均随着P_f增大而减小;n_s6时,翅片侧Nu随P_f增大先减小后增大,而阻力逐渐降低;P_f=3.51～3.97 mm时,随n_s增大,阻力逐渐增大,n_s=4～6时,翅片侧Nu逐渐增大,n_s=6～8时,翅片侧Nu变化较小;P_f=3.97～4.43 mm时,n_s由4片增加至8片,翅片侧Nu和阻力均逐渐增大。根据不同结构的开缝翅片管换热器的综合流动换热性能,提出了P_f与n_s的最佳组合。     

翅片间距对平直翅片管换热器传热与阻力特性影响试验研究

为了获得翅片间距Pf对平直翅片管换热器的传热与阻力特性的影响规律,根据相似模化原理对3种不同Pf的平直翅片管换热器进行了试验研究。结果表明:雷诺数Rea在4 000~8 000范围内,努赛尔数Nua数随Rea的增大而增加,欧拉数Eua随Rea的增大而降低;同一Rea下,Nua随Pf减小而增加,但增加不明显,Eua随Pf增大而降低;同一Rea下,Pf越大,综合流动传热性能越好,但实际换热面积会减小,需综合考虑。研究成果可为汽轮发电机平直翅片管换热器的结构和性能优化提供依据。     

低气压下翅片管换热器空气侧换热特性的实验研究

为研究低气压环境下翅片管换热器空气侧的换热特性,对不同气压环境下空气侧流速和翅片间距对平翅片管换热器空气侧换热特性的影响进行了实验分析。实验环境气压范围为40～100 kPa,换热器迎面风速为1.0～3.5 m/s,翅片间距2～3 mm。研究表明:实验工况下环境气压40 kPa时空气侧传热因子仅为常压下的30.42%～46.41%;低气压环境空气侧流速和翅片间距对空气侧换热的影响趋势与常压数据基本保持一致;不改变换热器结构,环境气压的变化仅影响空气物性,而对空气的流动状态的影响不大;翅片间距影响随Re的减小和环境气压的降低而减弱,两种翅片间距模型空气侧传热因子平均差异在环境气压为100 kPa时为12.07%,40 kPa时缩小为3.00%。     

相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。     

汽轮发电机气体冷却器性能试验研究

气体冷却器是汽轮发电机的重要设备之一。其传热与阻力性能将直接影响汽轮发电机的运行经济性和可靠性。为实现汽轮发电机气体冷却器的优化设计,对不同翅片间距的翅片管冷却器的传热和阻力性能进行了试验研究,得到了Re在3 000~190 000之间换热器翅片侧的传热和阻力特性,并分析了风速和翅片间距对气体冷却器传热和阻力性能的影响规律。研究成果对汽轮发电机气体冷却器的结构与性能优化具有重要的指导作用。     

翅片结构对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响

通过对不同开缝数量、不同相对开缝高度的单向开缝翅片管换热器进行模拟,分析开缝数量、相对开缝高度对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律。结果表明:在开缝数量为3～7片时,翅片侧Nu和f因子随着开缝数量的增加而增大,但Nu增幅逐渐减小;将开缝的数量取为5片能得到最好的综合性能;在相对开缝高度为0.3～0.7时,翅片侧Nu和f因子随着相对开缝高度的增加而增大,但当相对开缝高度在0.5～0.7范围内,翅片侧Nu的增幅减小;将相对开缝高度取为0.5能得到最好的综合性能。     

风冷冷水机组V型冷凝器空气流动的模拟

建立了风冷热泵翅片管换热器空气侧流动与传热的数学模型,模拟了V型风冷翅片管换热器在不同翅片管间夹角与底部距离下的空气流场,分析了不同翅片管间夹角与底部距离对空气流动的影响。模拟结果表明,两换热面的夹角增大时,换热面的迎面风速和平均风速也随之增大,且增长相当明显,但最大风速相差不大。当底部间距增大时,换热面的迎面风速和平均风速亦随之增大,但变化的幅度比较小。     

非对称翅片管换热器传热和阻力特性的数值分析

基于COMSOL软件建立了一种非对称翅片管换热器的三维模型,对空气侧的流动和传热特性进行了数值研究,与平直翅片管换热器进行对比,并进一步分析了不同雷诺数下交错角β对非对称翅片管换热器性能的影响.结果表明:在Re为3 239~9 700内,与平直翅片管换热器相比,非对称翅片管换热器的传热因子增大,平均增大量为13.95%,阻力因子减小,且随着Re增大其减小效果更加明显,平均减小量为4.80%;以MJF作为评价标准,且其他结构参数不变时,β=30°时MJF最大,换热器的综合性能最好.     

单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的数值模拟及试验研究

对一种单向开缝翅片管换热器进行了数值模拟及试验研究,分析了不同翅片间距及管径下单向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能的变化规律。数值模拟和试验结果的对比表明,采用数值模拟方法研究单向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能是可行的。     

开缝型翅片流动与传热三维数值模拟

通过数值模拟,研究空调系统使用的开缝型翅片的传热与阻力特性。对三种型式的开缝型翅片进行模拟,得出了流场和温度场。通过对比分析发现,双边交替开缝的slit-2型翅片,换热性能最好,X型双向开缝片的性能次之,单边开缝的slit-1型翅片换热效果低于前两种。数值模拟还得出,空气流过slit-x型翅片的阻力最大,流过slit-1型翅片的阻力最小。     

1000MW直接空冷机组散热单元换热特性的数值模拟

以某1 000MW直接空冷机组为例,对机组散热器外部流场进行了数值模拟,分析了不同迎面风速、环境温度、翅片间距以及翅片厚度对散热器外部换热和流动特性的影响.结果表明:随着迎面风速的增大,散热器外部的传热系数和流动阻力均显著增大,环境温度对散热器外部换热和流动特性的影响并不明显,但对总散热量影响较大;较大的翅片间距能增大散热器外部的传热系数、减小流动阻力,但会使单位管长的换热面积减小,总散热量减小;对应于一定的迎面风速,存在较为合理的翅片间距和翅片厚度,迎面风速越大,合理的翅片间距越大,翅片厚度越小.     

电机冷却用翅管换热器传热和阻力特性研究

研究了一种电机冷却用新型翅片开孔结构换热器的性能,对三种结构的翅片管换热器进行了换热和阻力性能测试,新型翅片换热器结构为翅片间距2.1 mm且翅片上具有开孔结构,对照组换热器分别为翅片间距2.1 mm无开孔换热器和翅片间距2.3 mm无开孔换热器。试验结果表明,相同Re数下,该种具有开孔结构换热器在所有换热器中换热性能最好,较2.1 mm无孔提升38%～39%,但同时压降损失也最大,较2.1 mm无孔提升41.9%～42.9%。采用j/f评价综合性能,结果显示,Re>6700时,新型翅片换热器性能优于同翅片间距无开孔换热器。文章还对这三种结构翅片管换热器进行了传热和阻力关联式拟合,可为相关理论研究和工程选用提供参考。     

空压机内置冷却器的热力性能优化

为了提升空压机内置冷却器的热力性能,选取冷却器的最小结构单元,基于k-ε湍流模型建立百叶窗翅片流动传热的数值模型,分析百叶窗翅片结构参数对冷却器内部流动传热特性的影响。结果表明：增大百叶窗倾角、翅片厚度,气流与翅片之间的对流传热能力增强,流动阻力增加;增加百叶窗间距,冷却器传热效果增强,流动阻力减小。百叶窗倾角为29°、间距为1.6 mm、翅片厚度为0.08 mm时,翅片的综合热力性能最佳。     

螺旋翅片管束传热和阻力特性的试验研究

对13个不同翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距的螺旋翅片管束换热器在不同雷诺数条件下的传热和阻力特性进行了试验研究,得出了翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距及雷诺数与换热特性Nu和阻力特性Eu的准则关系式,并对准则关系式进行了分析.结果表明:随着横向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的传热得到强化,但随着纵向管间距和翅片高度的增加,螺旋翅片管的传热有所减弱;随着横向管间距、纵向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的阻力减少,但随着翅片高度的增加,螺旋翅片管的阻力增加.     

组合式翅片管换热器传热与阻力性能影响因素研究

为解决空气源热泵冬季在制热工况下因室外机内翅片换热器换热效率低引起系统供能性能下降的问题,以组合式翅片管换热器为研究对象,在模化实验的基础上,采用数值模拟的方法分别对翅片换热器的传热及流阻性能影响因素进行分析.研究结果表明:在本文研究背景下,入口风速、翅片厚度、开缝数目对前开孔后开缝型的翅片组合形式换热器传热效率具有一定程度的影响;以上述三种因素为目标函数对换热器进行多目标优化时,入口风速取3 m/s,翅片厚度为0.16 mm,后排开缝数目为6,换热器能得到较好的综合性能;在此基础上,拟合出适合于该组合形式的传热和流阻关联式.     

平直翅片换热器空气侧换热与阻力特性研究

以平直翅片管式换热器为研究对象,利用计算流体力学(CFD)软件进行流动与传热模拟计算。采用正交试验方法确定模型工况,对换热负荷15 kW,设计气温30℃,入口风速为1～5 m/s,管壁温度为40～60℃,翅片间距为1～5mm、翅片厚度0.5～4 mm、管纵向间距为0.5～2.5倍外管径,管排数为1～5排的计算工况进行努塞尔数、阻力因子的计算分析。参数敏感性分析结果表明:在1 mm≤翅片间距δ≤5 mm,444≤雷诺数Re≤3 405时,翅片间距δ是对努塞尔数Nu及阻力因子f影响最大的结构参数。在该范围内提出了由翅片间距与特征长度比值组成的无量纲参数对努塞尔数Nu与阻力因子f的计算关联式。该关联式参数图表明:翅片间距δ越小、雷诺数Re越大,对提高平直翅片努塞尔数、降低阻力因子越有利。     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

双向开缝翅片管换热器传热与阻力特性试验研究

开缝翅片管换热器是在平直翅片管换热器基础上发展而来的强化传热管型,在空调、电站间接空冷系统等的传热设备中具有广阔的应用前景。为获得运行工况变化对双向开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响,进行了模化试验研究,获得了在进口水温相同的条件下,随着试件进口风温的升高,传热系数和空气侧流动阻力均减小的规律;在进口风温相同的情况下,随着进口水温的升高,对传热系数的影响不大,可以忽略不计,而空气侧流动阻力随之增大。