百叶窗翅片管换热器空气侧传热和流动特性数值模拟

采用数值模拟方法对百叶窗翅片管换热器空气侧传热和流动特性进行研究,分析管排数、开窗角度和翅片间距对百叶窗翅片管换热器空气侧性能的影响.结果 表明:空气侧传热系数随管排数增多而降低,最大降幅约12.5％,压降随管排数增多而增大;低雷诺数下百叶窗角度为20°时换热器具有较好的综合性能,较大雷诺数下25°为最佳百叶窗角度;随...     

翅片形式对强化换热影响的研究及其效应评价

本文就翅片形式对换热特履和流动特性的影响进行了实验研究,并综合上述两方面影响,以热力系统Ｙｏｎ分析为基础,对不同形式的翅片强化换热的效果进行了评价。     

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。     

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.     

百叶窗翅片传热与流动的三维数值模拟

本文对空气在百叶窗翅片内部流动和传热建立了三维数值计算模型.计算结果与文献所提供的实验数据进行了对比,在整个计算范围内,Re=0～1500,j和f的平均偏差分别为1.96%和10.5%.在深入揭示百叶窗翅片流动机理的基础上,进一步比较了百叶窗翅片开窗角度La和换向区长度S对其传热和流动阻力的影响,分析结果为百叶窗翅片的模具制作及其优化设计提供了依据.     

车用散热器中新型缩放排列百叶窗翅片的研究

本文提出一种新型缩放排列百叶窗翅片。它与一般的顺排排列百叶窗翅片相比,具有较好的刚性,且还能保持相同的换热性能。文中应用萘升华质-热比拟技术,对缩放翅片的二维模型,即缩放排列倾斜板簇的换热与阻力特性进行试验研究。试验了沿空气流动方向的六种不同倾斜角度及三种切口长度的板簇后,应用包括进口段在内的板簇平均换热系数α相对于压力梯度(-dp/dx)的“权衡”曲线进行优化,从而为设计缩放排列的百叶窗翅片提供合理选择翅片角度的依据。     

H形翅片管束传热和阻力特性的试验与数值模拟

根据大型电站锅炉省煤器的运行工况,对单H形和双H形翅片管束气侧的传热与阻力特性进行了模化试验研究,并利用Fluent软件对H形翅片管束的流场和温度场进行了数值模拟,得到单H形和双H形翅片管束的传热与阻力特性变化规律.结果表明:H形翅片管束的传热和阻力特性与气体的Re有关,随着气体Re的增大,气侧Nu不断增大,传热性能提高,而Eu则逐渐减小,并趋于定值;在相同Re下,单H形翅片管束气侧Nu大于双H形翅片管束气侧Nu,而气侧Eu则小于双H形翅片管束气侧Eu;数值计算结果与试验结果误差较小,采用数值计算方法能比较准确地分析H形翅片管束的流动与传热特性.     

翅片螺距和翅片高度对折齿型螺旋翅片管束传热及阻力特性的影响

折齿型螺旋翅片管是在平齿型螺旋翅片管的基础上改进而成的一种新型翅片管.为获取其在错列布置下的传热和阻力特性的变化规律,对5组试件进行了模化试验.结果表明:当pf/do在0.096～0.134时,空气侧Nu数随翅片螺距的增大而增大,当pf/do在0.134～0.233时,翅片螺距对于Nu数影响很小;Eu数随着翅片螺距的增大而减小;当Hf/do在0.365～0.471时,存在最优翅片高度,使得空气侧Nu数最大;Eu数随着翅片高度的增大而增大.     

不同错开位置的锯齿翅片的热力特性研究

作者认为，对于锯齿翅片传热表面，除了高度、节距及切口长度等重要结构参数以外，还应研究“切口的错开位置”这一结构参数对传热与阻力的影响问题。为此，作者对４种错开位置不同的锯齿翅片，按２组不同的高度，做成８种试验件，应用瞬态法（在建立瞬态理论模型时，考虑了纵向和横向导热的问题，同时采用了不同于选点配比法和间接配比法的全程直接配比法）进行了试验研究，得出了每种翅片的传热特性准则关系式，并在实验的基础上，对错开位置与传热特性的关系问题进行了整理和分析。本研究结果为继续深入研究锯齿翅片几何结构参数的影响及其在工程上的应用问题提供了有益的参考。     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

百叶窗浓缩器内气固两相流动PDPA试验研究

采用二维相多普勒粒子分析仪（PDPA）对典型结构的百叶窗浓缩器内气两相流劝进行了定量测量,得到了百叶窗深缩器内气固两相流场特点,探讨了百叶窗深缩器气固分离机理,即浓度机理,定量解释了对浓缩器性影响的气固两相流动的本质所在。     

汽轮发电机定子水冷器传热与阻力特性的实验研究

为实现汽轮发电机定子水冷器的优化设计，以折流栅-螺旋槽管为强化换热元件，对水冷器进行了传热和阻力特性模化实验研究。获得了管、壳程流速及折流栅间距对传热和阻力特性的影响规律，并采用壳程单位压降的传热系数K／△P。对水冷器综合性能作了评价，将实验结果与前人研究成果作了比较。     

水平放置离散矩形直翅片强制对流的传热研究

实验了不同空气流速时水平放置离散矩形直翅片组的稳态传热着重探讨了翅片列间距对翅片组散热性能和阻力损失的影响,用离散翅片的长度作为定性尺寸,得到了计算直线排列的离散翅片组平均对流传热系数的无量纲传热准数关系式     

错列锯齿翅片流动及传热特性的参数化数值与试验研究

采用CD40柴油机油为工作介质,在发动机冷却系统实际工况下,对21种几何尺寸的错列锯齿型不锈钢翅片进行了研究。考察了齿高、齿距、齿开窗宽度、齿厚、齿型角、错齿距对错列锯齿型翅片流动及传热特性的影响,结果表明:在研究参数范围内,齿高为3.2 mm、齿距为14 mm、开窗宽度为1.5 mm、齿型角为70°、齿厚为0.5 mm、错齿距为齿距的1/4时,翅片的综合性能最优。通过仿真数据拟合,得到了基于雷诺数和无量纲参数s/ht、/s、t/b的传热因子、摩擦因子的关联式。70%的传热因子试验值与关联式值的相对偏差在±10%以内;摩擦因子试验值与关联式值的相对偏差在5%~15%,可用于该型翅片的选型和前期设计。     

有扰流片的矩形通道内空气流动和传热过程的数值模拟

以高温透叶片尾部区内部冷却为应用背景，对带顺排、错排扰流片肋的通道内空气流动和传热过程进行了数值模拟。计算结果表明，在相同雷诺数下，错排扰流片的阻力系数比针肋和顺排绕流片的阻力因子均增大约2%，而冷却能力分别增大约50%和9%。     

CC型通道波纹相对节距对流动与换热特性的影响

在三维空间上对CC(Crosscorrugated)型原表面换热器通道内流体的流动与换热特性进行了数值模拟。通道表面为正弦型曲面,上、下波纹板交错角固定为60°,节距与高度的比P/H取值范围为1.5~4.0。结果表明:当雷诺数Re约大于100后,各通道在中平面处产生的旋涡所形成的螺旋型自由剪切层开始变得不稳定,加强了流体间的混合;Re在约100~500的范围内,随P/H的增大,阻力系数f和平均努谢尔特数Nu增加,当Re继续增加(约大于2000)时,以P/H=2.2为界,P/H对f及Nu的影响呈相反的趋势变化;在适中的Re范围内,不同表面均可获得较好的表面性能,且随P/H的增大,获得最佳表面性能的Re减小。图12参8     

双壳程管壳式换热器的传热和阻力特性

针对弓形折流板管壳式换热器流动死区大,压降高的不足,提出外螺旋折流板内斜百叶折流板的双壳程管壳式换热器结构,外螺旋角为15°～40°,内斜百叶折流板倾角为45°。通过三维数值模拟,研究其传热和阻力特性,获得其局部流场,并与传统弓形折流板换热器进行了对比,同时分析了外壳程螺旋折流板不同倾角对其性能的影响。结果表明:双壳程管壳式换热器的壳侧流场分布均匀,流动死区减小,综合性能高于相同壳径和管束布置的弓形折流板管壳式换热器,外螺旋角为30°时,单位压降下的传热系数平均提高了24. 4%。当外螺旋角为20°时,该换热器具有最好的综合性能。     

剪切层流蒸发液膜的传热特性

为克服理论分析中气液界面对流换热难以计算的问题,基于气相传热模型,建立了在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜的传热模型,推导出无量纲液膜厚度和壁面对流换热系数与流动长度、界面切应力和初始雷诺数间的理论关系式.研究表明,受液膜蒸发的影响,液膜厚度沿流动长度不断减小,换热传热系数不断增加;同向切应力具有减薄液膜厚度和增大传热系数的作用;反向切应力则具有相反的作用,其影响更为明显.这一理论模型可以反映层流饱和蒸发液膜的传热特性.     

无反向流脉动条件下波纹管内流体传热及阻力特性研究

利用数值模拟与实验相结合的方法,在无反向流脉动条件下,分析脉动参数雷诺数Re、斯特劳哈尔数St及振动分率P对波纹管中流体的传热和阻力特性的影响。入口速度为脉动速度,入口温度设为300 K,出口设为自由出口,壁面采用恒温壁面,温度为350 K。研究表明：波纹管内流体处于层流状态时,随着Re的增大,传热强化幅度不断增大;流体处于湍流状态时,传热强化幅度随Re的增大而降低;随着St的增加,传热强化幅度增大;振动分率P对传热强化幅度的影响不明显;平均摩擦系数随着Re的增大而减小,随着振动分率P的增加而小幅度增大,在一个脉动周期内摩擦系数呈正弦规律变化,且随着St的增大发生明显变化,但平均值几乎不变。     

一次表面回热器通道流动阻力与传热增强因子的确定

基于一次表面回热器(PSR)通道的独特构型,提出可以引入增强因子fξ和fk的概念来直观描述PSR通道的复杂流动和传热特点.对典型50 kW微型燃机20:1 PSR缩比实验件的流动和传热特性进行了测定.根据这种先进热交换器固有的结构和流动特点--冷、热通道的湿边周长lc=lh,冷、热通道的质量流量Gc≈Gh以及流动Reh≈Rec,获得层流下PSR的fξ和fk随流动Re变化的经验计算式.联立增强因子fξ和fk以及已有的小当量直径de≈1 mm通道层流阻力和换热关系式,可以方便地计算PSR的流动和对流换热规律,进而获得PSR的传热系数k,最后快捷完成新型间壁式PSR的热设计分析工作.