Φ42换热管内置铝制扭带转动特性和阻力特性的研究

在Ф42换热管中放入内插物——铝制扭带,研究不同型式扭带的转动特性和阻力特性,通过非线性回归分别得出转速和压降的试验回归公式,并与现有的理论公式比较,验证试验的正确性;另外,还研究了影响扭带转速和阻力的因素,得出与结构参数相关的转速关联式和摩擦阻力系数关联式。     

圆形流道内置扭带强化传热机理分析

为了分析圆形管道内置扭带的强化传热机理,用Fluent软件建立了其三维模型,模拟得到了管内流场和温度场,运用场协同原理证实了扭带强化传热的主要机理是扭带引起的螺旋流动使流体产生二次流,促进了主体流体和边界层流体的混合,提高了流场和温度场的协同性。分析了传热系数、压降与雷诺数及湍流动能的关系,提出应使换热器的湍流动能限制在一定的范围内,以获得较好的综合性能。     

硝基熔盐纳米流体在扭曲扁管内流动与换热特性

熔盐作为传热储热介质在太阳能光热发电系统中广泛应用,研究发现通过在熔盐中添加纳米粒子可以改善熔盐的热物性。本工作采用数值模拟方法,对熔盐纳米流体在不同结构扭曲扁管内的流动和换热特性进行了研究。研究结果表明,熔盐纳米流体在扭曲扁管内的对流换热系数和压降随着长短轴比的增加而增加,随着导程的增加而减小。在Re=10000~35000时,扭曲扁管内熔盐纳米流体的对流换热系数相比于圆管最高提升了34.6%,压降最大升高了141.3%,并拟合得到了扭曲扁管内熔盐纳米流体的努塞尔数Nu和阻力系数f的经验关联式。通过综合性能和场协同分析发现,在Re=30000时,长短轴比a/b=2,导程S=300 mm时,强化传热因子PEC最大为1.16,扭曲扁管长轴顶端的协同角最小。     

内置异形等间距扭带的管内传热与流动特性对比

数值研究了空气在内置异形等间距扭带管内的传热与流阻特性,对模拟结果进行了实验验证,然后分析了结构对空气传热与流阻特性的影响;进一步通过对局部流场、温度场和绝对涡量的分析,揭示了其强化传热机制。结果表明:模型与实验值吻合较好,最大相对偏差约为8%,在大多数Re(雷诺数)范围内,异形等间距扭带相对传统等间距扭带提高了空气传热综合性能,在Re 10 000~20 000范围内,最大传热综合性能约为1.08,交错布置的等间距扭带对传热综合性能的提升没有其它等间距扭带明显。等间距扭带能够强化空气传热主要在于通过诱导二次流,加强了近壁区流体与主流区流体的置换程度,均化了流场,并且能够以自旋流的形式在下游维持较长的距离。     

不同宽度扭带传热与阻力特性试验研究

本文对管内扭带旋流装置在不同扭带宽度下的传热与阻力进行了试验研究,并得到了传热与阻力拟合式。     

规则间隙内置扭带管的强化传热特性研究

圆管内置扭带能大大强化管内传热,利用周期边界对规则间隙扭带的6种结构形式采用CFD方法进行了研究,比较了各结构下管内传热能力Nu、阻力因子f、流动传热增强因子(f/f0、Nu/Nu0)和综合性能η。结果表明:扭带提高了管内流速,使高速区向壁面靠近,形成径向旋流冲刷管壁减薄边界层;规则间隙扭带加速了流体的扰动,使之形成间歇式的混合与分离;内置扭带结构的Nu/Nu0随Re增大成指数规律减小,最小值大于2.5;交替排列正反旋向扭带提升了Nu,但也使f/f0大幅升高,不同结构的f/f0变化规律各异,综合性能表明s=1的内置扭带总体性能最优。根据数值模拟结果拟合出了各结构流动传热关联式。     

换热管内插开圆孔扭带提高传热效率

文章简述传热设备的强化传热的节能技术;通过自制不同规格自旋开孔扭带置入换热管进行冷态实验和热态实验,分析换热管内插扭带后传热效果的改变;用实验数据解析扭带转速、压力降、传热系数与流速的内在关系,验证出开孔扭带比光滑扭带的强化传热效果更好,为企业在节能降耗改造现有换热器设备中提高其传热效率提供理论依据。     

不同流场下纳米流体波壁管内的流动特性

在质量传递过程中,流体的流动状态对整个传质过程有着重要的影响。利用流动可视化实验方法,在定常流场和脉动流场下,对SiO2-water纳米流体波壁管内的流动特性进行可视化研究。研究发现,在一个脉动周期内,波壁管内流动存在非常明显的稳定流动和非稳定流动状态;相同入口雷诺数条件下,有脉动流场存在时,波壁管内流体的流动混合情况比定常流动状态下强烈很多,这就意味着脉动流场具有更加优越的质量传递特性;另外,还发现SiO2-water纳米流体湍流流动效果更为明显。     

纳米通道内纳米流体流动特性的分子动力学模拟

利用分子动力学方法对铜-氩纳米流体和基础流体在不同剪切速度下的纳米尺度的Couette流进行模拟计算。结果表明:在纳米尺度通道内,纳米流体流动过程中颗粒存在旋转运动和平移运动,从而加强湍流效果,强化传热并影响整个流动区域内的流动速度分布,造成纳米流体速度呈非线性分布。壁面和纳米颗粒表面都会形成一层排布更为规则的液体原子吸附层,吸附层内液体分子在流体流动过程中一直伴随着壁面和纳米颗粒进行运动,且吸附层具有"类固"特性,可以增强纳米流体的传热能力。     

Cu-H_2O纳米流体流动与强化换热的数值模拟研究

模拟纳米流体在三维管道中的流动和强化传热过程,运用数值计算方法研究纳米流体的流动特性和传热机理,探究不同纳米颗粒体积分数和不同纳米颗粒大小在不同雷诺数(Re)下对纳米流体的流动和传热特性的影响。基于DPM模型对纳米流体在圆管中的对流换热进行了数值模拟研究,研究结果表明,在一定范围内,每增加0.5%的体积分数,纳米流体的传热性能平均增强7.82%。随着纳米颗粒的减小,纳米流体的传热系数不断增加。     

管内插入扭带及螺旋线圈的传热与阻力特性实验研究

实验研究了以空气为工质的管内插入扭带与螺旋线圈的传热与阻力特性,在3000相似文献   

CFD Simulation of Heat Transfer Augmentation in a Circular Tube Fitted with Alternative Axis Twisted Tape in Laminar Flow under a Constant Heat Flux

CFD simulation of heat transfer and friction factor characteristics in a circular tube fitted with twisted tape inserts in laminar flow and constant heat flux is conducted using FLUENT version 6.3.26. Plain and alternate axis twisted tape inserts with twist ratios (y = 2.93, 3.91, 4.89) and alternative angles (β = 30^°, 60^°, 90^°) have been used for the simulation. The simulated results are matched with the literature correlations for a plain tube with a discrepancy of less than ±8% for Nusselt number and ±6.25% for friction factor. The results also revealed that the heat transfer in terms of the Nusselt number increased with increases of Reynolds number, alternative angles, and decreases of twist ratio. Among the various twist ratios and alternative angles, the twist ratio of y = 2.93 and alternative angle β = 90^° offered a maximum heat transfer enhancement. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 43(4): 384–396, 2014; Published online 3 October 2013 in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com/journal/htj ). DOI 10.1002/htj.21089     

正反扭转扭带层流换热及摩擦特性的实验研究

本文提出将一种正反扭转且带有双排半圆切口的新型扭带用在套管式换热器上在层流条件下对换热器其换热性能和流动特性进行实验研究并分析这种扭带的综合性能。实验工质为水,Re(雷诺数)变化范围为540~1 440。本实验采用4种不同长度扭带做对比,4种分别是全长、3/4长、半长和1/4长扭带。结果显示,插入全长、3/4长、半长和1/4长扭带的换热Nu(努塞尔数)分别是光管的1.92~3.80,1.69~3.20,1.60~2.62和1.48~2.23倍;f(摩擦阻力系数)分别是光管的3.69~6.30,3.30~5.51,2.72~4.67,2.33~3.55倍;对应的PEC(综合性能指标)分别为1.24~2.06,1.14~1.81,1.15~1.57和1.11~1.47。插入全长扭带在实验范围内达到了最优,插入其它长度扭带的PEC也都高于1,可以应用在压力较小的工况下。最后,本文还对该类型扭带拟合了实验关联式,通过对比实验值和预测值,Nu和f的误差均在10%以内,这为今后的研究提供了理论依据。     

高效螺纹管强化传热机理研究

通过数值模拟的方法在雷诺数2 000～40 000范围内,对比分析了高效螺纹管与单向螺纹管在传热性能和压降性能的影响。结果显示,高效螺纹管由于交叉螺旋线使得壁面产生一定的宏观变形产生一个持续的湍流导致边界层减薄,管内螺旋线并没有使管内流体产生旋转流动,管内平均努塞尔数几乎为零,而单向螺纹管管内流体随螺旋线产生旋转流动;高效螺纹管受螺纹深度及螺旋角度影响较大,当H=0.7 mm时,努塞尔数增大1.57～1.83倍,但压降增大了3.83倍,当螺角为50°时努塞尔数增大1.76～1.89倍,但压降也增大了5.6倍,高效螺纹管深度为0.7 mm,螺旋角为50°时能够得到一个比较好的传热效果。     

管内插物强化换热性能分析及应用

管内插物的种类很多，扭带、螺旋线圈以及绕花丝是三种较常用的管内插物强化换热技术，对它们的强化换热性能以及应用进行分析比较，是非常有必要的。从综合强化性能来看，螺旋线圈内插物比扭带内插物效果好；绕花丝内插物是一种新型综合强化换热技术，它优于前两种内插物的特点是：可使流体在流动方向上做复杂的三维混合流动，并且所产生的阻力降非常小，所以综合强化换热性能最好。图7表1参10     

扭曲椭圆管换热器壳程强化传热的数值研究

基于扭曲椭圆管的换热器是一种新型的新风系统换热器,针对扭曲椭圆管及其应用特点,设计了两种不同结构参数的新风系统换热器。应用FLUENT软件,在夏季工况下对两种不同结构参数的新风系统换热器壳程进行模拟分析,并通过与实验数据的对比,验证计算模型的可靠性。结果显示在相同体积流量下,随着壳程开孔面积的增大,对流换热系数h不断减小,压降Δp不断减小,综合性能系数h/Δp1/3变化不明显;随着螺距的减小,对流换热系数h不断增大,压降Δp不断增大,综合性能系数h/Δp1/3也不断增大;流场分析显示,扭曲椭圆管换热器壳程流道内,呈现出明显沿着扭曲椭圆管壁面的螺旋流,使得空气在流道内充分扰动,增强换热效果。     

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.     

Effect of Serpentine Grooves on Heat Transfer Characteristics of Microchannel Heat Sink with Different Nanofluids

An experimental and numerical investigation of the thermal performance of three different nanofluids ethylene glycol‐based CuO, water‐based CuO, and Al₂O₃ is done in a serpentine‐shaped micorchannel heat sink. The microchannels considered ranged from 810 μm to 890 μm in hydraulic diameter and were made of copper material. The experiments were conducted with the Reynolds number ranging from approximately 100 to 1300. The forced convective heat transfer coefficient of nanofluids shows that there is an improved heat transfer rate compared to base fluids water and ethylene glycol. The experimental results also confirm that there is an earlier transition from laminar to turbulent flow in microchannels. The results prove that as the hydraulic diameter decreases there is increased pressure drop and the heat transfer coefficient increases for both the base fluids and nanofluids. The flow characteristics are discussed based on the pressure drop. While investigating the heat transfer coefficient of the three different nanofluids the nanofluid CuO/EG has the highest heat transfer coefficient as a result of the material's property. This research also will encourage young researchers to work on nanofluids of varying nanoparticle size and concentration to discover new results.