粗糙度对层板结构扰流柱换热特性影响

为了探讨精密铸造涡轮叶片内部表面粗糙度对扰流柱换热特性的影响,在冲击雷诺数Re为1×10~4~5×10~4下,数值模拟了粗糙度分别为0、10、20、30μm的典型层板结构内扰流柱表面换热系数。结果表明:粗糙度对扰流柱表面换热系数的影响主要集中在迎风面上;粗糙度增加使扰流柱表面平均换热系数增大;Re越大,粗糙度对换热系数的影响越明显,Re从1×10~4增加到5×10~4,粗糙度为30μm的平均换热系数相比于光滑扰流柱面提高了13%~134%。     

多向扰流换热管管内传热与流动特性数值模拟

采用Realizable k-espilon湍流模型对不同雷诺数下的多向扰流换热管进行数值模拟,首先在光滑管中进行数值模拟,并与经验公式进行对比,验证了该数值方法的可靠性;其次研究了该换热管的结构参数及雷诺数的变化对努塞尔数和阻力系数的影响,进而分析出同一雷诺数下槽深比、节距比的变化对湍流动能和出口温度分布的影响,最后归纳出努塞尔数和阻力系数随结构参数及雷诺数变化的准则关联式。结果表明:随着结构参数的变化,多向扰流换热管的传热与流动性能都会发生显著的变化;当节距比和雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能都随着槽深比的增大而增大;当槽深比、雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能随节距比的增大而减小。研究表明多向扰流传热特性优于光滑管,可以起到较好的强化传热作用,准则关联式可为强化换热提供理论指导。     

V型交替扰流肋对流动与换热的数值模拟研究

采用结构化六面体网格和k-ε湍流模型求解三维N-S方程,对直冷却通道内部设置不同导流角度的V型交替扰流肋片的流动特性与换热特性进行数值模拟研究。分析了不同肋的导流角度对肋间壁面换热和流动的影响,并对导流角度进行全局寻优。结果表明,带肋直冷却通道的整体换热效果和综合冷却效率,分别与导流角呈近似的函数关系,导流角为58.45°时的通道整体换热效果最好,导流角为30°的通道综合冷却效率最佳。此外,交替肋片中大肋片下游肋间壁面的换热效果要比小肋片下游的好,其中前者产生的流体涡动比后者产生的大,影响了换热效果。     

整体型螺旋翅片管束流动换热特性数值研究

整体型螺旋翅片管相比传统类型翅片管(高频焊螺旋翅片管和H型翅片管)具有显著优势,在锅炉低压省煤器上具有广阔的应用前景,但其流动换热特性尚不明晰。本文采用数值模拟的方法研究了翅片高度、翅片节距、横向管距和纵向管距对整体型螺旋翅片管束传热和阻力特性的影响。综合考虑流动性能、对流换热性能和固体导热性能,提出以η_0j/f~(1/3)表征翅片管综合性能。研究结果表明:Realizable k-ε模型的预测适用性最佳;横向管距减小,综合性能显著提升;翅片节距对综合性能影响不大;相对翅片高度h_f/d_0=0.32或相对纵向管距S_L/d_0=2.89时,综合性能最优。同时,拟合了错列整体型螺旋翅片管束(纵向4排)Eu和Nu的关联式,可为工程应用提供参考。     

扰流孔及翅片间距对直接空冷蛇形翅片管流动与换热的影响

在传统直接空冷单排蛇形翅片扁平管上增设扰流孔以强化换热。本文应用Fluent软件对有、无扰流孔的2种蛇形翅片扁平管(蛇形翅片管)模型进行三维数值模拟,研究了1.4、2.2、3.0、3.8m/s4种迎面风速下不同翅片间距对有、无扰流孔的2种型式翅片管换热、阻力以及综合性能的影响。结果表明:与未开孔的蛇形翅片管相比,增设扰流孔的蛇形翅片管在各种翅片间距、迎面风速下使空气侧的换热系数提高1%～18%,且流动阻力略微减小;在较小的迎面风速范围内,增设扰流孔可以使相同工况下的最佳翅片间距减小。     

椭圆管氟塑钢空气预热器烟气侧流动与换热特性数值研究

针对椭圆管氟塑钢空气预热器开展了烟气侧流动与换热特性的数值研究,分析归纳了椭圆率、横纵相对节距、内外氟塑料膜厚度以及空气膜厚度对传热与阻力的影响规律。计算结果表明:随着椭圆率的增大,平均对流传热系数与流动阻力均逐渐增加,而单位风机功率的传热速率逐渐下降;增加纵向相对节距和减小横向相对节距会增大平均对流传热系数与压降,不利于椭圆管空气预热器综合性能的提高;内外氟塑料膜厚度的增加均会导致换热量的减少,但内壁氟塑料膜对换热性能的影响更大;换热量随着空气膜厚度的增加快速降低,仅0.10 mm厚度的空气膜就可使换热量下降33.1%;氟塑料覆膜技术水平是椭圆管氟塑钢空气预热器推广应用的重要影响因素。     

不均匀流动磁流体发电机的特性与研究进展

本文分析不均匀流动磁流体发电机实现高焓取出率的机理,述评研究进展,最后讨论需要解决的关键问题。     

颗粒帘换热单元的稳态换热特性研究

提出了一种全新的颗粒帘换热器的概念及基于其换热单元的空气预热器(空预器)概念,并在固体与气力快速热平衡的假定条件下构建了换热计算数学模型,研究了各工况下热颗粒-冷气流及冷颗粒-热气流的换热特性及规律。结果发现:颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间能够实现深度换热,换热效果明显。基于颗粒帘的气固两相换热器技术是空预器及各种工业尾气余热回收技术的重要发展方向。     

扁平空冷翅片管内换热与流动特性数值研究EI北大核心CSCD

扁平翅片管结构复杂,换热方式耦合多样,以往研究难以用常规实验与关联式方法,完整复现并分析管内热流特性。基于分布参数热力学理论,提出耦合换热模型描述翅片管两相流与空气间的换热,并将模型应用于1m长度工程管,通过数值求解,得到管内温度、热流密度、换热系数、液膜厚度、剪切力、压力降沿两相流和冷却空气流向全域内的变化规律:随着冷却空气横向流动,扁平管凝结性能急剧降低,热流密度从空气入口处20000W/m^(2)降至出口处5000W/m^(2);翅片管钎焊层热流密度高达14000W/m^(2),因此应注重提升钎焊层对翅片管换热的增强效用。管内两相流定性为环状流,随着两相流动,倾斜管能有效地将平板液膜汇聚到下半圆,平板液膜厚度沿管深增长缓慢,全管段液膜增长范围为16~25μm;平板热流密度和凝结空冷翅片管空气侧对流换热系数管深无下降趋势,这与工程管对应管段的实验结果相符。     

真空下不同换热管束换热特性的分析研究

分析了普通铜管和不锈钢管改性前后在真空状态下的换热特性,通过4种管束在不同雷诺数和真空度下换热性能的比较得出:在真空下,表面改性后的铜管管束和不锈钢管管束的换热性能强于同等条件下的普通铜管和普通不锈钢管.因此表面改性技术可广泛应用于化工、发电和动力领域,以此来提高换热表面的传热性能.     

间断波纹翅片扁平管流动与换热的数值研究

为进一步提高空冷凝汽器的效率,优化扁平管翅片的物理结构,建立了间断波纹翅片扁平管换热器通道的三维物理数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算。通过对对流换热系数、流动损失的对比分析,结果表明,间断波纹翅片扁平管在流动损失方面比蛇形翅片扁平管有很大的优势,为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供了依据。     

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。     

超临界二氧化碳与液态铅铋合金耦合换热模型与换热特性研究

铅冷快堆和超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环因其高的热效率、紧凑式设计被认为是 最具前景的发电系统之一。液态铅铋合金（Pb/Bi）和S-CO2在中间换热器耦合换热,然 而2种流体的湍流输运特性与耦合传热行为相较于常规流体差异巨大,常规湍流模型无法准确预测其耦合换热性能。为获得两者间耦合传热的准确预测模型、掌握耦合传热规律,首先针对管内液态Pb/Bi和S-CO2的湍流普朗特数（Prt）模型的适用性进行了比较分析,发现冷、热侧分别选择Tang、Cheng和Tak提出的Prt模型可获得准确结果;对两者的耦合换热模型进行了深入分析与校验,模拟结果与实验数据吻合良好;全面探讨了雷诺数、工质温度对2种特殊流体耦合传热能力的影响,发现套管式换热器热阻主要存在于S-CO2侧,提升S-CO2侧参数可以迅速提高传热性能,且当S-CO2工质温度处于拟临界区时换热器的换热能力将大幅增强。     

平行管超临界流体流动不均匀特性试验研究

为了解超临界循环流化床（CFB）锅炉炉膛中悬吊屏平行管束内工质流动不均匀性,基于流体模化理论,设计超临界工质平行管束试验系统,以R-134a模化超临界水蒸气进行试验研究。试验在工质质量流率500~700 kg/(m2·s),入口温度503~543 K,入口压力4.0~4.3 MPa,CFB颗粒浓度3.9~15.0 kg/m3下进行,研究了上述参数对平行管束中工质流动不均匀性的影响。结果表明:影响工质在管束内流动不均匀性的主要因素包括管外的换热特性、管内的换热特性和管内压降;工质入口温度增加,其在平行管束内的流动不均匀性降低;当工质入口压力高于其临界压力时,入口压力变化对工质整体流动不均匀性影响较小;工质质量流率增加,其流动不均匀性增加;管束外侧颗粒浓度增加,工质流动不均匀性增强;试验条件下,平行管束两侧流动不均系数相对较小。     

圆管湍流脉动流动与换热的数值模拟

利用标准k-e模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正模型内的冯?卡门常数建立适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。研究发现：符合实验条件下的冯?卡门常数范围为0.48~0.52;脉动瞬时截面上的速度在靠近壁面附近出现峰值且速度变化较大;速度与温度分布呈周期性变化;压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。     

圆形翅片管束的换热与阻力特性试验研究

在传热风洞上采用定热流密度的方法,对3种不同圆形翅片管组成管束的传热和空气侧流动阻力特性进行了试验研究.根据试验结果,并与以前的经验公式进行了比较,拟合得到传热系数和阻力系数的关联式,为翅片管换热器的设计提供了理论支持和技术依据.     

光伏阵列区域特性曲线拟合与预估算法研究

介绍一种高精度的光伏阵列区域特性模型。首先采用不同的算法模型对光伏阵列实测IV数据进行拟合,分析比较各种模型的精度水平。推广模型的适用范围,加入环境因素的影响,基于上述各种算法模型对光伏阵列区域特性进行预估研究。通过实验结果对照分析,得到满足工程应用精度要求的实用预估模型,此模型仅采用实测的Isc、Voc、Im、Vm作为参数,便可测得任意环境下的光伏阵列区域特性。光伏阵列区域特性模型及测试的研究能有效地评估光伏阵列的性能,为光伏系统设计需要提供依据,便于光伏系统的开发和利用。     

超临界CO_2换热特性实验研究

超临界CO_2布雷顿循环发电系统具有动力设备体积小、效率高的优点,发展潜力巨大。超临界CO_2的换热特性是相关部件设计的关键,本文实验研究了超临界CO_2在水平直圆管中的换热特性,其中CO_2的最高压力达到15 MPa、最高温度达到500℃。结果表明:CO_2的压力越高,传热系数在准临界温度处的峰值越低,传热系数随CO_2温度的变化越平缓;而在高温状态下,传热系数主要取决于CO_2流量的大小。同时,本文提出了超临界CO_2在30～500℃范围内的传热关联式,该式既能较好地预测超临界CO_2准临界温度范围的传热特性,又能准确地预测高温状态的传热特性。     

直接空冷凝汽器单排翅片管外部流动及换热特性分析

蛇形翅片管是直接空冷凝汽器的核心换热元件。对其进行详细的换热流动分析,对直接空冷系统的设计以及运行都具有非常重要的意义。应用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,在不同迎面风速下,对翅片管的流动特性和换热性能进行了深入分析,并得出了翅片管的压力降、摩擦系数、换热量、换热系数、出口温度、翅片温度等随迎面风速变化的曲线,提出了努塞尔数Nu与雷诺数Re之间的无因次关系式,所得到的结果可为我国电站空冷系统的设计和运行提供理论依据。