螺旋内翅片管内充分发挥流体流动与传热的数值分析

采用常规κ－θε模型对一种新型螺旋翅形裂解炉管内充分发展的流体流动与传热进行了数值分析。采用变量置换法反控制方程由原来的三维问题转化为计算平面内的二维问题,并采用ＳＩＭＰＬＥＣ方法计算考察了周向恒壁温、轴向恒热流的螺旋内翅片管内充分发展条件下的流体流动与传热问题,得到了与实验值相近的结果。进一上用所述的方法对相同横截面的直翅和螺旋翅片管内的流场和温度场进行了数值模拟研究,它揭示了螺旋翅片管相对于直     

螺旋内槽管内的层流流动与传热的数值模拟

应用数值方法对一种螺旋内槽管管内的流体层流流动和传热进行了数值分析。采用数学变量置换把控制方程由原坐标系中的三维动量、能量及连续性方程转化为二维螺旋坐标系下的数值计算模型，并利用现有的二维数值模拟软件进行模拟计算。计算考察了恒壁温、轴向恒热流螺旋内层流充分发展流体的流动与传热随雷诺数的变化，并研究了螺距的影响。     

整体型内螺旋翅片管氟利昂12干式蒸发器传热强化研究[摘]

本文为整体型内螺旋翅片管氟利昂12干式蒸发器传热强化试验研究报告。文章首先概述了整体型内螺旋翅片管强化流动沸腾、流动冷凝及单相流体传热的机制和流体力学特性,接着报道了试验研究的结果,其结果表     

多波内螺旋翅片管的数值模拟和实验研究

利用实验和数值模拟方法,研究了多波内螺旋翅片管的流动与传热特性。探讨了4种进口速度(15,20,25和30 m/s)和4种内螺旋角(15°,20°,25°,30°)分别对多波内螺旋翅片管流动与传热性能的影响。并且比较了当进口速度恒定时,各管的综合性能。实验数据与模拟结果相符较好,误差范围在5.1%—7.4%之间。研究结果表明:多波内螺旋翅片管比平直矩形内翅片管传热系数提高13.7%—117.8%,并且其综合性能在内螺旋角25°附近存在最佳值。     

流体在粗糙管管内及管隙间湍流流动阻力与传热的数据关联

本文分析了流体在规整型粗糙强化管束的管内和管隙间的流动和传热特性,讨论了湍流流体在规整型粗糙壁面上和在光滑壁面上动量与热量传递的差别,推导出光滑管和粗糙管管内及管隙间湍流流动的流体摩擦阻力系数和传热准数方程的关联式,并能较好地关联螺旋槽管、螺旋低翅片管和缩放管管内与管隙间的流体阻力和传热的实验数据.     

双缝翅片管翅式换热器传热与流动数值模拟研究

采用FLUENT软件,建立了双缝翅片管翅式换热器三维物理模型。采用RNGκ-ε湍流模型,对换热器内的流动与传热进行了数值模拟研究。结果表明,双缝片可使传热提高22.7%~42%;阻力的计算结果表明,与平直翅片相比,总体阻力系数增加28.29%~54.92%。     

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%。     

矩形截面螺旋通道内流体的流动特性

为合理强化内管外壁带螺旋翅片的套管式换热器,对矩形截面螺旋通道内流体的流动特性进行了实验和数值研究。高宽比为3.5的矩形截面螺旋通道速度场的实验测量值与模拟值吻合较好。采用正交螺旋坐标系统分析了不同高宽比矩形截面螺旋通道内的轴向速度、二次流速度、流函数以及涡量的分布规律。结果表明,矩形截面螺旋通道内轴向速度最大值偏向外壁;截面上出现两个二次涡;上半截面流体粒子的二次流动方向为顺时针,下半截面流体粒子的二次流动方向为逆时针;除了壁面上涡量较大以外,截面中心出现了两个相反的涡量。随高宽比增大,轴向速度最大值逐渐向上半截面移动;两个二次涡分别向两端移动;截面中心处的涡量逐渐变弱。因此,对于利用二次流动来强化传热的螺旋翅片管换热器,当矩形截面高宽比较大时,应该采取措施改善其中心处的二次流动以进一步提高换热效果。     

热管蒸发器烟气侧换热性能数值分析

针对热管蒸发器内烟气侧的流动和传热问题,建立三维几何模型,采用数值模拟的方法研究了不同雷诺数下翅片螺距、翅片高度、管间距等因素对螺旋翅片管束传热和阻力特性的影响。结果表明:在研究范围内,随着翅片螺距的增大,螺旋翅片管的传热性能增强;随着翅片高度和管间距的增加,螺旋翅片管的传热性能减弱。随着翅片高度的增加,螺旋翅片管的阻力增大,随着翅片螺距和管间距的增大,螺旋翅片管的阻力性能减弱。研究发现,在所选用的翅片尺寸范围内,当螺距为10 mm、翅片高度为5 mm、管间距为55 mm时综合换热性能最佳。     

H型翅片管湿烟气对流冷凝传热的数值模拟研究

通过数值计算对湿工况下的H型和圆型翅片管换热器通道内充分发展段的对流冷凝传热特性进行模拟研究。计算采用压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿烟气流速范围为1~5 m/s,水蒸气质量分数范围为5%~13%。讨论了不同入口速度、水蒸气质量分数对H型翅片管和圆型翅片管传热传质系数、传热量、冷凝水流量和翅片效率的影响,并进行定量比较分析。计算结果表明,H型翅片管的传热能力强于圆型翅片管,但冷凝生成量较圆型翅片管小,同时H型翅片管的总翅片效率和潜热翅片效率小于圆型翅片管。     

A Numerical Study on Fully Developed Fluid Flow and Heat Transfer in a Spiral Finned Tube

In this paper, the standard k-εtwo-equation model is adopted to numerically simulate fully developed fluid flow and heat transfer in a spiral finned tube within a cracking furnace for ethylene manufacturing. By variable transformation, the orlglnal 3-D problem is converted into a 2-D problem in spiral coordinates. The algorithm of SIMPLEC is used to study the fully developed fluld flow and heat transfer in the spiral finned tube at constant periphery temperature and constant axial heat flux, The computed results agree pretty well with the experimental data obtained from the industry, Further studies on the fluid flows and temperature profiles at different Reynolds numbers within straight and spiral finned tubes are conducted and the mechanisms involved are explored. It is found that with the spiral finned tube, pressure drop increases to a great extent whereas heat transfer tends to be decreased.     

螺旋扭曲管用于燃气轮机进气温度调节换热器的可行性研究

对将螺旋扭曲管用于燃机进气温度调节换热器进行可行性分析,模拟燃机进气加热器实际运行的工况条件进行综合传热性能实验研究,得到了传热与流阻准则关系式;引入综合评价因子概念并与传统钢铝翅片管换热器进行对比发现,螺旋扭曲管换热器是钢铝翅片管换热器的1.31~1.52倍。以某建设项目采用的E级PG9171E型机组为例,对采用螺旋扭曲管和钢铝翅片管的两种进气温度调节换热器进行对比发现：当采用螺旋扭曲管换热器时,在同样换热能力下,换热器风侧阻力增大了14.7%;在同等质量下,换热器换热能力提高9.9%左右。     

翅片管束瞬态传热研究

利用离散流动的概念和二维非稳态传热的数值计算方法,建立了流体从翅片管束换热器流出时温度变化的计算模型,并设计了配比方法,使离散流动瞬态法有了较大的改善.本文用该方法确定了空气横掠大管径错排翅片管束的换热系数,同时还用恒壁温法对该管束的换热系数进行了试验研究,二者结果符合很好.     

Numerical evaluation of laminar heat transfer enhancement in nanofluid flow in coiled square tubes

Convective heat transfer can be enhanced by changing flow geometry and/or by enhancing thermal conductivity of the fluid. This study proposes simultaneous passive heat transfer enhancement by combining the geometry effect utilizing nanofluids inflow in coils. The two nanofluid suspensions examined in this study are: water-Al2O3 and water-CuO. The flow behavior and heat transfer performance of these nanofluid suspensions in various configurations of coiled square tubes, e.g., conical spiral, in-plane spiral, and helical spiral, are investigated and compared with those for water flowing in a straight tube. Laminar flow of a Newtonian nanofluid in coils made of square cross section tubes is simulated using computational fluid dynamics (CFD)approach, where the nanofluid properties are treated as functions of particle volumetric concentration and temperature. The results indicate that addition of small amounts of nanoparticles up to 1% improves significantly the heat transfer performance; however, further addition tends to deteriorate heat transfer performance.     

纵向内翅片管对流换热特性的实验研究及数值模拟

传热强化技术由于能使换热设备的效率提高,一直受到科技界和工业界的重视．一般认为翅片在强化传热中的作用主要是增加了热阻较大一侧流体的面积,从而减小了以总面积计算的热阻．在管外侧加翅片是强化管外换热的最普遍方式之一．相对而言,利用内翅片管强化换热的研究工作开展得比较少．本文对一种新型内翅片管的传热特性进行了实验研究,并通过数值仿真与实验数据进行了比较和分析．     

Flow and heat transfer characteristics of finned tube with internal and external fins in air cooler for waste heat recovery of gas-fired boiler system

In this present study, attempts were made to investigate the flow and heat transfer characteristics of finned tube with internal fins and external fins by experiment and numerical simulation. The test finned tube was installed in a single smooth tube and formed a shell-and-tube heat exchanger. The experiments were conducted in heat transfer test system with hot air in the tube side and cold air in the shell side. Overall heat transfer coefficients were calculated and heat transfer coefficients in the tube side were determined. Three-dimension computation was performed to predict the flow and heat transfer performance in the finned tube. The effects of external fin height and pitch of the finned tube on shell-side flow and heat transfer were studied by numerical simulation. The numerical results agree well with the measurements. The maximum differences between the present numerical results and the experimental data are approximately 6.9% for heat transfer coefficient and 4.7% for friction factor, respectively. The velocity and temperature fields are obtained to discern the mechanisms of heat transfer enhancement. Numerical results indicate that the steady and spatially periodic growth and disruption of vortices occur in external fin to fin region.     

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。     

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。