波纹管内流动与传热规律的数值计算

采用三维层流及低雷诺数湍流模型对波纹管内流动与传热性能进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合良好.通过数值计算拓宽了波纹管流动与传热关联式的参数范围,发现在较大雷诺数(RP)范围内波纹管阻力系数随Re的变化趋势表现为指数规律.考察了不同波纹高度、波纹间距对流动与传热的影响,并对模型参数进行了综合性能评价,结果表明:波纹高度对波纹管内流动与传热的影响较波纹间距更显著;波纹管结构的强化传热性能只有在高Re条件下才得以体现,Re越大,波纹管综合性能因子也越高.通过数值计算得到了波纹管流动与传热的最优结构参数及最佳传热雷诺数范围.     

不锈钢波纹管强化传热机理分析及在换热器中的应用

新型不锈钢波纹管是选用特种不锈钢板材，滚压卷成几种规格圆形薄壁光管，将焊缝错开套装成多层薄壁圆形光管，再经特殊工艺涨波凸起成型的多层波纹管。该波纹管的管内流动呈等直径流束型式和弧形流束型式，使流速和压力周期性的变化，冷热流体产生强烈扰动，实现了复合强化换热。本文在水-水换热条件下，对该波纹管强化换热规律进行了实验研究，分析了新型波纹管的强化传热机理，并给出该管的优化尺寸范围，对新型不锈钢波纹管在换热器中的实际应用提供了理论依据。     

泰勒涡流流动及强化传热数值研究

泰勒涡流为叠加于剪切流之上的二次流,其具有强化传热作用,在航空、水处理、制药工程和化工等领域都具有很大的应用价值。运用Fluent软件,建立长径比Γ = 30的模型并对同轴套管间的流态演变和传热特性进行了数值模拟。模拟结果显示了环隙内流体流态随着内筒转速增加的演变过程,表明在存在径向温差的情况下,涡流的存在强化了传热效率。对不同转速下的强化传热效果进行了对比分析,并确定了最佳状态点。     

波纹管降膜蒸发器强化传热技术

本文描述了管式换热器的强化传热技术，并从传热机理出发，对波纹管降膜蒸发器的结构特点和强化传热特性进行了分析，阐述了波纹管降膜蒸发器的防除垢性能及其存在的问题。     

新型不锈钢波纹管性能及强化传热的实验研究

新型不锈钢钢波纹管是经特殊工艺胀波凸起成型为多层波纹管,管内流动呈等直径流束型式和弧形流束型式,使流速和压力周期性的变化,冷热流体产生强烈扰动,实现了复合强化换热。文中对该波纹管进行了承压能力试验,并在水-水换热条件下,对波纹管强化换热规律进行了实验研究,分析了新型波纹管的强化传热机理,并给出该管的优化尺寸范围,为波纹管在换热器中的应用提供了理论依据。     

横掠螺旋管束流动传热的数值模拟

螺旋管是一种紧凑式换热器的芯体形式,在工程中有较多应用。本文对螺旋管管束的流动传热情况进行了数值模拟研究,无量纲螺距0.15～0.3,进口雷诺数1000～5000,获得了横掠复杂螺旋管束的流场和温度场。结果表明：管外平均努赛尔数随雷诺数的增大而增大,欧拉数随雷诺数的增大而减小;减小螺距使平均努赛尔数和欧拉数均增大,且对欧拉数的影响要明显大于努赛尔数。同时通过对数值结果进行拟合给出了管束换热的关联式,式中考虑了无量纲螺距的影响。     

带短肋翅片管的强化传热机理研究

同时对普通翅片管和带有两个短肋的翅片管在均匀流场中、不同雷诺数下进行了流场和传热的数值模拟,分析了带有短肋的翅片管强化传热的机理。结果表明,由于翅片上带有的短肋和短肋后面的开孔,减少了翅片管管后流动的死滞区,提高了局部地区流体的流速,增加了扰动,从而起到了强化传热的作用。取入口雷诺数为20000时,加装短肋后可使总传热量增加5.1%,平均表面传热系数增加23.56%。随着雷诺数的增加,总换热量增加,强化传热效果也增强。     

太阳能热水器传热传质和强化传热研究

在低温太阳能光热光伏联合应用试验台的基础上,结合GB/T 17049—2005,利用Gambit、Ansys Fluent和Tecplot软件,对全玻璃真空管太阳能热水器进行传热传质和强化传热分析。结果表明:所建立的二维数值计算模型,能准确反映同一条件下,全玻璃真空管太阳能热水器的变化趋势;在数值模拟基础上,确定了单面受热时的最佳安装角度为51°,加装反光板类似双面受热的最佳安装角度为38°;在粗略估算和细化分析的基础上,确定了不同真空管结构的最佳导流板长度及安装位置;通过实验和数值模拟,确定了58mm×1 800mm为优化的全玻璃真空管结构。     

C型混沌结构中传热强化的数值分析

随着对强化传热的广泛重视与研究,利用混沌对流来强化传热的新技术得到了关注.利用CFD软件Fluent对C型混沌结构内的流体流动与传热进行数值模拟,对比了C型混沌结构与普通平直结构在流体流动场、温度场分布和传热特性等细观信息,分析了C型混沌结构的强化传热性能及特点.分析结果表明,C型混沌结构使流体在较小速度下产生混沌对流,这种流态增加了流体的扰动与湍动,增大主流区或近壁处流动的混合,强化了流道内的传热,使流道横截面上的温度分布均匀化;混沌对流内的传热Nu数和Po数(即fRe值)不再象普通层流为一定值,而随Re数的增大而增大.     

小管径管翅式换热器空气侧的强化传热特征

对5mm小管径三角翼翅片的流动和传热特性进行计算研究,讨论和分析了三角翼纵向涡发生器对流动与传热的影响以及其强化传热机理。计算结果显示流场呈现出三个显著的特征:翅片上下的空气通过冲孔相互流通,三角翼后形成了一个明显的纵向涡,后部有明显的横向流动。在所研究的Re范围内,三角翼翅片的传热能力增大70%～80%,综合性能提高19%～38%。同时,平均场协同角减小,这说明三角翼纵向涡发生器改善了温度场和速度场的协同性,从而提高了翅片的传热性能。     

关于螺纹烟管的传热计算

十几万台新型水火管锅炉的螺纹烟管传热计算用"哈工大-之光所"的计算公式,试验及运行已表明公式的正确性.分析和讨论了有关资料推荐的其它计算公式及热有效系数ψ的选取等问题.     

空气横掠顺列螺旋槽管和光管管束的传热特性

以横向管距、纵向管距以及管子的几何参数为研究对象，对顺列光管和螺旋槽管管束进行了横向冲刷换热及阻力试验研究，得出了换热和阻力关联式，为顺列布置的卧式螺旋槽管空气预热器的应用，尤其是为循环流化床锅炉的空气预热器提供了设计依据。图11表2参8     

开式直筒辐射管辐射换热性能的数值计算

针对一种设计用于长形炉膛的新型开式直筒辐射管,利用蒙特卡洛法对其辐射换热进行数值计算,从而对其工作性能作出预判,为开式直筒辐射管在工程领域的应用提供依据.结果表明：在长形筒状炉膛内使用开式直筒辐射管,炉膛壁面沿长度方向上的热流密度分布表现为先上升再下降、在尾部又上升的规律;在各负荷条件下,辐射管沿长度方向上的壁面温度分布规律同样为中间温度高,两侧温度低,其中前段温度平均低于后段温度.     

新型横纹螺旋盘管强化传热的数值模拟

为了增强螺旋盘管的传热性能,对现有的普通螺旋盘管进行优化设计,提出一种管壁向内凸起形成环肋的异型管,称为横纹螺旋盘管。通过数值模拟方法对横纹螺旋盘管和普通盘管内部流动和传热过程进行模拟。应用场协同原理对其速度场和温度场的协同作用进行分析。实验数据与仿真结果的误差在5%以内,验证了数值模拟方法的正确性。在不同Re(雷诺数)条件下,计算两种盘管的Nu(努塞尔数),进而与Gnielinski(格尼林斯基)修正公式计算结果进行比较,误差在10%以内。结果表明:环肋结构通过工质旋转流动破坏边界层厚度,改善了管内速度场与温度场的协同程度,从而实现了强化传热。在较高的Re范围内,横纹螺旋盘管的Nu为普通盘管的1.29~1.43倍。因此,横纹螺旋盘管具有更好的传热性能,为异型螺旋盘管的研究及工程应用提供一定的理论依据。     

开式直筒辐射管在长形炉膛内换热特性的实验研究

针对具有长形炉膛的燃气加热设备设计了一种开式直筒辐射管,利用其与燃气燃烧器的配合解决长形炉膛加热设备中常出现的火焰长度相对较短、炉内受热不均等问题,并通过实验对开式直筒辐射管的换热性能进行了研究.结果表明,在长形炉膛内使用开式直筒辐射管后,炉膛整体温度分布明显较过去均匀,有效避免了长形炉膛内经常出现的炉壁局部烧损的问题;同时,加热炉的效能也有了相当的提高.     

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.     

Dropwise Condensation Heat Transfer on Plasma-Ion-Implanted Small Horizontal Tube Bundles

Stable dropwise condensation of saturated steam was achieved on stainless-steel tube bundles implanted with nitrogen ions by plasma ion implantation. For the investigation of the condensation heat transfer enhancement by plasma ion implantation, a condenser was constructed in order to measure the heat flow and the overall heat transfer coefficient for the condensation of steam on the outside surface of tube bundles. For a horizontal tube bundle of nine tubes implanted with a nitrogen ion dose of 10¹⁶ cm^{? 2}, the enhancement ratio, which represents the ratio of the overall heat transfer coefficient of the implanted tube bundle to that of the unimplanted one, was found to be 1.12 for a cooling-water Reynolds number of about 21,000. The heat flow and the overall heat transfer coefficient were increased by increasing the steam pressure. The maximum overall heat transfer coefficient of 2.22 kW · m^?2· K^?1 was measured at a steam pressure of 2 bar and a cooling-water Reynolds number of about 2,000. At these conditions, more dropwise condensation was formed on the upper tube rows, while the lowest row received more condensate, which converted the condensation form to filmwise condensation.     

波纹板式空气预热器内流动换热过程的数值模拟

对波纹板式空气预热器内换热与流动过程进行数值模拟,分析了波纹板片的结构特征、波纹倾角β、波纹高度H、波纹节距以及板间距对空气预热器性能的影响.结果表明:当波纹倾角和波纹高度增大时,换热性能提高但是压降增大,在β=45°、H=10mm时换热性能最优;波纹间距的改变对换热性能影响较小,但板间距的影响较为明显,综合考虑换热器的紧凑性,选用较小板间距能达到较好的换热效果.     

波节管纵向逆流换热性能的三维数值模拟研究

本文基于k-ε模型,针对波节管高效换热元件中纵向逆流换热的传热特性和阻力特性进行三维数值模拟研究。传热工质在管程和壳程分别为氦气和氮气,管束采用三角形布置。本文首先分析了不同波距及雷诺数下对换热量影响。为了体现高效换热元件比光管的优越性,随后分析了不同波距及雷诺数对Q/Q0(波节管与光管的换热量比)与Δp/Δp0(波节管与光管的压力降比)。最后得出结论,波距L的增加使高效换热元件的传热性能和阻力性能有所降低,但提高了其综合传热性能。雷诺数的增加会大幅提高换热量,但同时综合传热效率也大幅降低。