传热管内强化齿型扭带自动清洗技术研究

低流速冷却设备的水垢严重影响运行效率，自动清洗光滑扭带在低流速下的自转力矩太弱不能应用。为此，研制一种能够显著增大自转力矩的强化齿扭带，对强化齿扭带的结构进行了理论分析和设计，并且进行了多种结构参数的扭矩优化试验和传热试验、流体阻力测试。试验结果表明，12T55t6—65型强化齿扭带较好，与光滑扭带相比：自转力矩增大277％，传热系数提高22％。流体阻力在工程许可范围。因此，这种强化齿扭带可以在低流速的列管式传热设备中广泛应用。     

流体动力塑料扭带在线自动连续清洗技术

以典型实例讨论了污垢对传热设备的严重危害,简要评价了流体动力塑料扭带的在线自动连续清洗原理,并以试验结果说明其污垢清洗能力,与胶球、往复刷等先进清洗技术相比,具有传热强化的功能优势。针对工程应用会否磨损管壁的疑虑,作者以2000小时实验室试验和数年的工业应用实践给出安全可靠的结论。同时还以改造国外引进的大型水冷设备的应用实例说明该技术的应用效益相当高。     

自转塑料螺旋齿管自动清洗及传热强化技术

针对数量最多的低流速传热设备的污垢问题，研究了具有自动清洗和传热强化双重功能的塑料螺旋齿管自动清洗新技术，运用质点系动量矩原理对其结构设计原则进行了理论分析，并且设计了三种不同结构的螺旋齿管，试验研究结果为：内管直径较大为好，螺旋角常存在一个最小值，与自转清洗的塑料螺旋扭带相比；2060型螺旋齿管的自动清洗力矩增大141％，传热系数平均提高50％左右，流体阻力仍在工程应用的一般范围内，因此，该技术可以用于0．25m/s以上的低流速传热设备的自动清洗防垢和传热强化，具有很高的推广应用价值。     

电厂汽轮机组冷凝器扭带自动清洗技术研究

介绍了自转塑料扭带的污垢自动清洗原理,模拟试验表明本研究设计的清洗扭带可以满足电厂汽轮机组冷凝器的污垢清洗要求;同时简述了自动清洗扭带的抟热强化功能及其实测结果。通过传热学计算讨论了不同厚度污垢对运行真空度的影响,且举例分析了采用自动清洗扭带后发电机组的预期增产效益。     

水冷器污垢连续自动清洗的节电节水技术研究

对用户生产现场的水冷器污垢和冷却水进口分布状况及污垢导热性的特点分析表明：国内立式水冷器普遍低效运行的主要原因是污垢得不到及时清除，其次是各管冷却水量的分配太不均匀。用在线、连续、自动清洗防垢的自转扭带，并配套具有冷却水调匀功能的管口轴承是一种有效的解决办法，初步的工业应用试验结果表明节水节电的综合效益较高。     

管内插入扭带的强化传热数值模拟

为了定量研究管内插入扭带的强化传热方式,建立了以空气为传热介质的管内插入扭带强化传热的套管式换热器模型,进行了数值模拟研究,与实验结果相比较,在高Re的紊流流动状态下,得出了非常一致的结果.研究表明,扭转比越小,传热效果越好,同时摩擦阻力系数越大;流体温度越高,辐射传热的效果越明显,传热效果越好;压力对传热效果的影响包含在Re和Pr中.     

纳米流体在内置扭带管的传热数值模拟

为了对比纳米流体在内置扭带管中的强化传热效果,建立了以Cu-水纳米流体和水为传热介质的内置扭带强化换热管的管式换热器物理模型,采用RNG k-ε进行数值模拟研究,并与实验结果对比,得到了内置扭带换热管流体流动的速度、温度、湍流强度场的分布规律及特性。比较了两种质量分数的纳米流体与水在六种不同扭转比的扭带换热管中和两种不同材质的内置扭带分别对强化传热的影响。结果表明,以Cu-水纳米流体为工质的内置扭带管的换热效果明显优于纯水;质量分数为0.8%的Cu-水纳米流体换热效果优于0.5%的Cu-水纳米流体,扭转比越小,则换热效果越好,质量分数为0.5%的Cu-水纳米流体在扭转比为2.5的内置扭带管中相对于水在光管的强化幅度为0.51;铜制扭带的换热效果优于铝制扭带。     

内置折边扭带圆管内三维流动与传热数值模拟

为研究烟气在内置扭带管内流动和强化传热特性,以螺旋扭带管和折边扭带管为研究对象建立烟气流动与传热三维数值模型,模型中对近壁面采用增强壁面函数法,并考虑低雷诺数和旋转流对湍流黏度的影响。与圆管相比Re=2300～5000内螺旋扭带管Nu提高21%～24％;折边扭带管Nu提高25%～32％。折边扭带管流动阻力ΔP为12～57Pa,比螺旋扭带管ΔP增加10%～18％。折边扭带管传热和流动性能比φ为120%～126％。内置折边扭带管强化传热的原因是具有沿流向以折边长度为周期的增速和减速。     

蒸发器的自动清洗技术可行性试验

模拟试验中，根据结晶动力学原理，在管内以冷却降温形成过饱和溶液的方法来制造人为的模拟结晶盐垢。试验结果表明，通过循环流动的溶液带动加热管内的螺旋扭带旋转可实现蒸发器自动清洗，能够满足一般蒸发器的要求，达到连续生产的目的。     

管内流体动力清洗式传热强化元件的性能比较

在试验比较的基础上,评价了传热管内传热强化幅度的大小、阻力性能及综合性能,结果表明在雷诺数为8 000～43 000的范围内,流体动力自转式光滑螺旋扭带、斜齿螺旋扭带、平齿带和钢丝螺旋线的传热强化幅度分别为14 %、33 %、39.5 %和16.5 %;在Re低于10 000的范围,采用平齿带和斜齿螺旋扭带效果较好;钢丝螺旋线和光滑螺旋扭带在 Re＝12 500达到最佳;在Re高于10 000的广阔范围,选用钢丝螺旋线和光滑螺旋扭带更合理.     

含扭带管内液压油流动与传热实验研究

针对几种常见液压油在不同扭率的含扭带管内的流动与传热特性进行了实验研究,得出了液压油在含扭带管中层流的摩擦系数及对流放热系数的准则关系式,并将实验结果与光管时的摩擦系数及对流放热系数对比,结果表明,扭带在扭率１．９２～２１．０５范围内均可强化液压油的层流对流换热过程．     

内置十字形螺旋元件换热管的强化传热研究

针对换热设备传热效率低等问题,研究开发出一种十字形截面传热强化螺旋元件.提出十字形螺旋元件4种强化传热机理,包括轴向流速增大效应强化、螺旋流流速增大效应强化、二次流流速增大效应强化及边界层减薄效应强化.采用理论推导的方法,建立Nu数预测关联式和压力降预测关联式.研究结果表明：传热强化评价值PEC随着心轴直径比的增大而增大,但增加的幅度很小;传热强化评价值PEC在y〈4时,随着叶片宽度直径比的增加而增大,在y〉4后,随着叶片宽度直径比的增加而减小;传热强化评价值PEC随着y的减小而增加,在y〈2时增加明显.强化传热机理的理论分析结果与数值模拟结果吻合良好,具有相同的趋势.     

套管式地下换热器传热特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用数值计算方法进行了传热特性分析.讨论了不同埋管管径组合对流体出口温度及埋管换热率的影响.     

换热表面结垢过程及机理的实验研究

对水溶液中矿物质离子在换热表面的结垢过程及对换热性能的影响进行了实验研究.根据实验需要,自行配制的各种硬度(CaCO₃)的水溶液作为工质,测量换热表面的换热系数,得到换热面的结垢变化规律.考察了各种因素对结垢过程的作用和影响,分析了结垢过程的工作机理.结果表明:换热面的温度及流体温度是结垢现象的主要影响因素,且工质硬度增加,也促使结垢过程加速进行.     

正弦波纹管内的流动和传热数值研究

以正弦波纹管为几何模型,应用FLUENT软件,对管内的传热和流动进行了数值模拟,分析了流动状态和管道几何结构对传热与流动阻力的影响.计算结果表明,在层流和湍流时,流速都呈周期性变化.层流时,在当量直径相同的条件下,周期越大,其强化传热效果较差,而幅值较大,强化传热效果较好;在湍流时,幅值增加对强化传热影响较小,但幅值增加较大,传热和阻力都较大地增加了;为正弦型波纹管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

管内对流换热影响因素及其强化分析

从影响管内对流换热的因素出发,对近年来国内外学者的研究成果进行了综合分析,包括管内流体流动状态、表面形状、物性、脉动等对管内对流换热的影响.介绍了利用缩放管、金属泡沫管、纳米流体、高压电场等强化换热的方法.对中高温太阳能热利用系统中大温差管内对流换热的应用及其强化方法进行了展望.     

高粘变物性流体流动传热实验与数值模拟

用高粘变物性流体进行了管内传热实验,所得数据与前人工作和本研究的数值结果作了比较,给出了流场、温度场分布的数值分析结果。     

振动流化床浸没水平管局部传热特性的研究

对振动流化床水平换热管的局部传热系数进行了实验研究,结果表明,水平换热管局部传热系数受流化气速、振动频率及振幅的影响。通气与不通气两种情况下,振动对局部传热系数的影响表现出不同的规律。振动流化床水平换热管的传热系数随颗粒粒径的增大而减小。