水平管内低压蒸汽的冷凝

对水平管内低压蒸汽冷凝现象进行了实验研究.考察了冷却水流量、温度恒定条件下热流密度、蒸汽压力、蒸汽流速对冷凝传热膜系数及总传热系数的影响关系,同时考察了总传热温差、蒸汽进出口温差及压降随热流密度变化的关系.关联出了相应的水平管内冷凝传热膜系数的计算式,计算值与实测值的偏差在±15%以内.     

水平管外降膜蒸发的传热实验

为了提高水平管降膜蒸发的传热性能,提出了在水平管间增加肋板结构来强化传热。研究了以蒸馏水为介质的水平管外降膜蒸发的传热性能,结果表明,管外降膜蒸发传热系数随传热喷淋密度、传热温差和管间肋板宽度的增大而增大,随管径的增大而减小。     

含不凝气体蒸汽波节管内凝结特性研究

通过数值模拟,研究了波节结构、空气含量及Reynolds数Re对含空气的水蒸气波节管内凝结特性的影响,并与圆形换热管内的情况进行了对比。模拟结果表明：空气含量增加,波节管壁面平均传热系数减小;波节管内流体流动和换热过程均呈现振荡波动;波节高度增加,壁面平均传热系数先增加后降低,在波节高度0.032 m达到峰值,而摩擦系数一直增加;波节间距减小,波节宽度增加,壁面平均传热系数及摩擦系数均增大;波节高度对波节管内流动和换热影响均大于波节宽度和波节间距。     

水平管内含空气蒸汽流动冷凝局部换热特性

通过进行含空气蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热实验,结合流型判断结果,详细分析了空气质量分数、混合气流速和压力以及换热管内壁面过冷度对局部冷凝传热系数的影响。结果表明:局部冷凝传热系数始终随空气质量分数的增加而减小,随混合气总压的增加而增大;在环状流下,局部传热系数主要受混合气流速影响;在波状流下,局部传热系数大小由局部空气含量和波状流的发展程度决定;在分层流下,局部传热系数受壁面过冷度影响。     

不互溶混合工质R-113和水在水平管内冷凝及强化传热研究

本文以R-113和水为混合工质,在水平光滑管和七种管型的内螺旋翅片管内进行不互溶混合工质蒸汽的冷凝传热研究.根据光管实验,发现冷凝液相的流动结构是影响传热的主要因素,建立了凝液两相流动的三个流动模型;并据此获得提高管内传热膜系数之途径.     

水平管降膜蒸发器蒸发传热性能实验研究

对影响水平管降膜蒸发器蒸发传热过程的部分因素进行了实验研究,确定了一定范围内水平管降膜蒸发器的喷淋密度、热通量、蒸发温度、布管方式对管束总蒸发传热系数的影响,为实际应用提供了依据.     

水平管内油气两相混合物的传热计算

随着油气田开发的不断深入,油气两相混输技术的使用越来越广泛,这就涉及到水平管内油气两相混合物的传热计算问题。鉴于水平管内油气两相流动的复杂性,以三种常用简化计算的假设为基础,分别建立均相传热模型、分相传热模型以及流型传热模型,同时运用Aspen EDR软件对油气两相传热进行计算。将计算结果与工程实际设计值进行对比分析可知,均相传热模型与实际值相差最大;而流型传热模型最接近实际值,其相对误差仅2.6%;分相传热模型与软件计算值误差则介于这两者之间。另外,通过改变流速,对各个模型得出的油气两相传热系数进行了对比分析。     

振动流化床与浸没水平管平均传热特性理论分析与实验研究

在二维流化床(240mm×80mm)中,以平均粒径dp为1.83mm的玻璃珠为物料,研究了振动流化床与浸没水平管间传热规律;考察了流化数、振动频率、床高、水平管管径等因素对平均传热系数的影响。采用自制探头对浸没加热管束和振动流化床层间平均传热系数进行实验测定,利用颗粒团模型,建立了振动流化床层与浸没水平管间平均传热模型,并对平均传热系数的理论预测值与实验测定值进行了比较。结果表明:计算值与实验值吻合较好,误差在±15%范围内。在较高流化数、低振动频率时,实验值处于理论值上方;随着振动频率、管径增大,平均传热系数实验值逐渐趋于理论预测值甚至低于理论预测值。结果可为带浸没水平管的振动流化床设计和研究提供参考。     

蒸汽在扁平管内逆流流动凝结实验与理论分析

针对火电机组直接空冷凝汽器扁平管内蒸汽凝结换热过程,设计并搭建了水冷扁平管内可视化流动凝结实验台,开展管内凝结换热研究。建立涵盖壁面薄液膜和圆弧段液池的流动凝结分析模型,得到凝结液膜发展相关方程。特别对于壁面液膜双曲型发展方程,考虑其对流特征和物理守恒特性,提出共轭梯度法-牛顿法-模拟退火相结合的稳态求解算法,避免传统非稳态方法的复杂性。可视化实验结果表明,管内汽液两相分层流动,扁平管圆弧底部形成了液池。对应的理论分析结果更加细致地表明,管内凝结换热为分层流型,液池液膜厚度为1 mm量级,壁面液膜相比液池液膜薄很多,因而具有较高的凝结传热系数。分析结果为判断冬季低温环境运行时管内冻结起始位置提供了依据。     

水平管内纯饱和蒸汽强制对流冷凝局部换热特性

通过对水平管内饱和纯蒸汽强制对流冷凝换热的实验研究, 分析在管内两相流型为环状流-半环状与波状流时, 质量含汽率、蒸汽入口流速和压力对蒸汽冷凝换热的影响, 并得到了同时适用于这两种流型的计算局部冷凝传热系数的经验关联式。结果表明:局部冷凝传热系数在环状流-半环状流及波状流下均随质量含汽率和压力的降低而减小;在环状流-半环状流下, 随蒸汽入口流速的升高而增大, 在波状流下, 随蒸汽入口流速的增大而减小;实验拟合所得到的换热经验关联式与实验结果符合良好, 偏差在±20%以内。     

水平光滑细管内R32冷凝换热的流型特性

采用可视化的方法,对流体R32在内径2 mm 的水平光滑圆管内冷凝换热的流型进行了观测实验,实验设定的流体饱和温度为40℃,质量流量分别为100、200、400 kg·m^-2·s^-1。观测到的主要流型为塞状流、弹状流、环波状流和环状流。通过实验观察,发现随着流量的增加环状流的流型区域增加,流型由环波状流转换成间歇流的干度推迟,其分界线为一条斜线,主要是由于随着流量的增大,气液表面剪切力增大促进了环波状流的形成。借鉴量纲1准则数提出间歇流与环波状流分界线公式。将实验值与其他5种流型模型进行了对比分析,发现只有与Yang-Shieh模型比较吻合。     

同心环形管强迫流动与传热实验研究

在高温高压沸腾二相流实验系统上,实验研究了窄缝为2.05 mm的同心环形管,在不同加热条件下水的流动阻力与传热特性。2种加热方式为单内管或单外管电加热,通过处理实验测量的管壁温度获得传热系数。得到了以下结果:层流向紊流转变的临界雷诺数为2 300;环形管内的流动阻力系数小于普通圆管,外管加热时的摩擦系数小于非加热条件时的数值;窄缝环形管内换热有一定强化,高于相同条件下的圆管内紊流换热;内外管同时加热时,相比仅外管加热而言,外管的换热得到了抑制;得到了环形管内流动摩擦阻力系数与传热系数的实验关联式。     

波纹管管外冷凝特性的研究

以煤油蒸汽和水蒸气为工质研究了波纹管管外冷凝时的传热特性。试验中采用内管为波纹单管的套管换热器,分为水平和垂直2种布置方式。在不同流速下,根据试验测量的温度和流量等参数计算波纹管管外传热系数;并与相同参数(流速、温度)条件下光管管外传热系数的理论计算值进行比较。结果表明:随液相雷诺数的提高,传热系数随之提高,相对光管,波纹管管外传热系数有明显提高;波纹管有效地增强了管外冷凝传热;水作为单一工质相对于多组分的煤油,波纹管对其管外冷凝强化效果更好。     

振动流化床中大颗粒与水平管局部传热特性

在二维振动流化床中,以平均粒径1.83 mm的玻璃珠为物料,研究了大颗粒与水平管间局部传热规律;考察了气速、振动频率等因素对局部传热系数的影响,同时与小米和小玻璃珠实验结果进行对比。结果表明:大颗粒与小颗粒局部传热系数有很大差异;对于大颗粒,低速下局部传热系数随振动频率的增大先增加后减小,高速下局部传热系数随着振动频率的增加而降低;一定振动频率下,气速小时局部传热系数在60°左右达到最大,气速逐渐增加后,其最大值向90°转移。通过实验数据得到了计算大颗粒与水平管局部传热系数的关联式,计算值与实验值吻合较好,误差在±20%范围内。结果可为带浸没水平管的振动流化床设计和研究提供参考。     

Experimental laminar falling film heat transfer coefficients on a large diameter horizontal tube

A test rig was designed and fabricated to measure local heat transfer coefficients from a large-diameter, steam-heated horizontal tube to thin falling films of water. The results of the experiments generally support the theory developed by Rogers for laminar film conditions, which were found to persist up to film Reynolds numbers of about 2000. Agreement between theoretical predictions of heat transfer coefficients and the measured values is reasonable for the thermal boundary layer development region, but measured values are about 20% lower than predicted values in the developed region. The lower values in the developed region are attributed mainly to measured film thicknesses being greater than predicted values.     

Computational study of heat transfer in a bubbling fluidized bed with a horizontal tube

A combined approach of discrete particle simulation and computational fluid dynamics is used to study the heat transfer in a fluidized bed with a horizontal tube. The approach is first validated through the good agreement between the predicted distribution and magnitude of local heat transfer coefficient with those measured. Then, the effects of inlet fluid superficial velocity, tube temperature and main particle properties such as particle thermal conductivity and Young's modulus are investigated and explained mechanistically. The relative importance of various heat transfer mechanisms is analyzed. The convection is found to be an important heat transfer mode for all the studied conditions. A large convective heat flux corresponds to a large local porosity around the tube, and a large conductive heat flux corresponds to a large number of particle contacts with the tube. The heat transfer is enhanced by the increase of particle thermal conductivity while it is little affected by Young's modulus. Radiative heat transfer becomes increasingly important as the tube temperature is increased. The results are useful for temperature control and structural design of fluidized beds. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2012     

卧式螺旋管内流动换热壁温分布特性

螺旋管是一种高效换热管型,在卧式螺旋管内流动时受到重力和离心力的作用,工质流动方向时刻改变,产生二次回流,从而表现出了不同于其他管型的流动与传热特性。以卧式螺旋管为研究对象,选取底部截面、上升段截面、顶部截面三个具有代表性的位置截面,采用逐渐增大热通量法研究了其在单相对流和过冷沸腾条件下壁温的分布特性。为螺旋管换热器的设计与应用提供了参考依据。