钢质内螺旋外棘齿管传热与流阻特性研究及其应用

针对火电厂换热器无铜化的需求,研制并加工出一种钢材质一体化新型双侧强化传热管--内螺旋外棘齿管,介绍了该管的几何结构和强化传热机理.利用通用单管传热与流阻特性试验装置,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管进行了换热特性和流体动力学特性试验研究.研究发现,所有内螺旋外棘齿管管内对流换热系数比光管提高了56%～189%,同时沿程阻力系数增加37%～330%.依据实验结果,将内螺旋外棘齿管应用到了某电厂的油冷却器,经过现场运行测试,总传热系数比用光滑铜管提高21%～45%.所做试验结果均表明：钢质内螺旋外棘齿管为有效解决我国电厂换热器无铜化课题提供了一种新的选择.     

内螺旋外棘齿管管内对流换热与流阻特性实验研究

针对发电厂换热器的特点及无铜化运行需求,开发出一种新型钢质双面强化传热管———内螺旋外棘齿管,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管对流换热特性和流阻性能进行了实验研究。根据大量实验数据,采用多元线性回归法得到了具有较高精度的管内换热努塞尔数Nu及阻力系数 f计算关联式,并对结构参数对管内换热与流阻特性的影响进行了分析,研究结果为冷凝式换热器的设计及改造提供了理论依据。     

《广东电力》第17卷（2004年第1～6期）分类总目次

热力工程 (期 .页 )浅谈低质无烟煤的燃烧调整肖绍云等 (1 70 )……………内螺旋外棘齿管对流换热与流阻实验研究　　龙新峰 (5 1)…………………………………………蒸汽锅炉燃油锅炉改烧水煤浆供浆系统的改进及其试验　　廖永进等 (1 36 )………………………………………超音     

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。     

基于圆管内肋迎流面结构设计的传热性能研究

相较于光滑圆管,内肋管对管内流体流动状态影响较大。通过改变肋片迎流面结构,会对流体产生不同程度的导流效果。传统对于肋片结构方面的研究多是一些规则化的图形,其导流角往往是一致的。本文采用数值模拟的方法研究了环形内肋迎流面的结构对圆管内流体流动特性、传热特性及综合性能的影响。对内肋迎流面以不同程度的凹凸结构建立5种圆管模型,分析比较5种流体模型对流体的影响并探讨其规律。结果表明:圆管整体换热和综合性能与迎流面凹凸程度具有强烈的相关性;内肋迎流面凹陷对换热管换热有强化效果,内肋迎流面凸出则会削弱换热管换热;同时,凹面管的阻力系数比凸面管的阻力系数有较大幅度的增加;迎流面凸面结构综合性能略高于迎流面凹面结构。     

周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在太阳能高温吸热管内的强化换热研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全,混合熔融盐作为高温传热工质的引入使得这一问题更加严峻。该文建立了混合熔融盐在太阳能高温吸热管内对流换热与强化换热数值计算模型,研究了周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在光滑管与强化换热管内的换热性能。结果显示:内插螺旋纽带强化换热方式对周向非均匀热流边界条件下吸热管的管壁温度和管内流体温度分布均匀性有明显改善。间隙率C与扭曲率y的减小都有助于强化换热效果的增加,特别是C=0,即内插纽带完全接触管壁时,强化传热效果最为显著,但与此同时小的间隙率与扭曲率也造成阻力系数的增大。     

钢螺旋槽管冷凝换热的研究与应用

电站高压加器中的铜管由于给水ｐＨ值的震惊则使其寿命缩短。针对该问题,开展了用钢质螺旋槽管替代原有铜光滑管并使其达到原有换热遥研究。以水蒸不为介质的立式单管凝结换热实验的结果表明,钢质螺旋槽管的总传热系数比钢质光滑管提高１０％～１７％Ｒ,且钢质螺旋槽管高压加热器工业试验也表明,其总传热系数比铜光滑管高压加器提高８％。因此,可以采用钢质螺旋槽管替代高压加热器的中的铜光滑管,实现锅炉给水系统无铜化运行的     

异形凹槽螺旋槽管传热及流动阻力的实验研究

在螺旋槽管的基础上开发出一种新型强化管一异形凹槽螺旋槽管，对5根不同结构参数的异形凹槽螺旋槽管的换热特性和流体动力学特性进行了试验研究，实验时Re在8000-30000间，所有实验数据均在管外冷凝条件下获得的，对大量实验数据用多元线性回归法得到了具有较高精度的异形凹槽螺旋槽管的传热系数及摩擦系数的统计关联式，分析了影响异形凹槽螺旋槽管传热与流阻性能的主要因素，为换热器的设计及改造提供了理论依据。     

钢螺旋槽管替代高压加热器中的铜光滑管的传热特性研究

电站高压加热器中的铜管由于受锅炉给水ｐＨ值提高的影响,易于腐蚀而造成使用寿命短的问题,开展了采用钢质螺旋槽管替代原来的铜质光滑管并使其达到原来的换热性能的研究．以钢质光滑管、钢质螺旋槽管和铜质光滑管为元件,以水蒸汽－水为介质的立式单管凝结换热试验的结果表明．钢质螺旋槽的总传热系数比钢质光滑管提高了１０％～１７％．这一提高幅度虽没有达到铜螺旋槽管所提高的幅度,但它还是达到了与铜质光滑管的总换热系数相当的程度．因此可以采用钢质螺旋槽管替代高压加热器中的铜质光滑管,实现锅炉给水系统的无铜化要求．     

多头螺旋槽凝结器管节能效果的探讨

螺旋槽凝结器管既有改善管外膜态凝结性能,又有强化管内对流换热条件的功效,同时亦有流阻增加而加大循环泵功耗的弊端,开发研制多头螺旋槽凝结器管优化参数,从而达到节能降耗,兴利除弊的效果。     

花丝多孔体内插元件强化管内对流传热的研究

应用花丝多孔体内插元件对管内对流传热的强化作用进行了理论分析和实验研究 ,得出强化传热Nu数和阻力系数f随Re数的变化关联式 ,并与光管传热作了比较分析。分析结果表明 :这种内插元件能使换热系数增长的幅度等于或高于阻力系数增长的幅度 ,实验研究结果还得出了花丝多孔体内插元件在实际应用中的最佳孔隙率     

螺旋槽管强化管内换热试验研究

针对电厂锅炉管式空气预热器的管内运行工况,对螺旋槽管管内流动阻力和换热性能进行的试验研究,分析了管内Re数、槽深以及节距对螺旋槽管管内阻力和换热的影响,得到了管内阻力和换热的准则关联式,并对螺旋槽管的热力性能进行了定量分析。     

凝汽器采用螺旋槽铜管强化传热的试验研究

本文对水平螺旋槽管凝结放热进行了实验研究,并在电厂凝汽器上进行了工业试验。结果表明,螺旋槽管换热器总体传热系数比光管换热器提高约23％～48％,凝汽器采用螺旋槽管后,使N25—3.43/435汽轮机背压降低1.16kPa,因而具有显著的经济效益。     

螺旋槽管管内换热与阻力试验研究

本文以螺旋槽管应用于电站锅炉空预器为背景，利用可得到较高精度试验数据的试验装置，对以空气为工质的螺旋槽管传热与阻力特性进行了试验研究，得到传热与阻力计算公式，并对螺旋槽管的热力性能进行了评价。     

进口轴向叶片旋流器强化管内换热的研究

对进口轴向叶片旋流器强化管内换热进行了试验研究,提供了传热和阻力的试验数据,分析了旋流器结构参数,管内Ｒｅ数,试验段长径比对传热和阻力的影响,得到了传热和阻力准则关联式,并对旋流器强化管内换热的热力性能进行了定量评价。试验表明：在试验范围内使用进口轴向叶片旋流器来强化管内换热总是有利的。     

针肋套管换热元件的传热及阻力性能试验研究与分析

对气流纵掠不同结构参数的针肋套管换热元件的传热及阻力特性进行了试验研究,得到了该种换热元件的传热及阻力性能的实验准则关联式,进一步就不同结构参数对针肋套管热力性能的影响进行了比较分析,并为该种换热元件的工业应用提供了可靠的试验数据和设计依据。     

空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性

研究火电站空冷凝汽器广泛采用的波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性,对于火电站空冷岛的设计与运行都具有重要意义。该文通过CFD模拟,得到不同空冷凝汽器迎面风速条件下冷却空气的流场和温度场,通过计算获得了空冷凝汽器冷却空气平均对流换热系数和摩擦系数随翅片间距和翅片高度的变化规律。结果表明：随空冷凝汽器迎面风速增加,空气对流换热增强,摩擦系数降低。对每个迎面风速而言,都存在一个最佳翅片间距,对流换热最强。翅片高度增加,对流换热系数和摩擦系数减小。对空冷凝汽器波形翅片管束空气流动传热性能综合评价指标的分析表明,最佳翅片间距和高度需要通过综合技术经济比较确定。     

直接空冷扁平翅片管束散热性能的实验研究

扁平翅片管束是电站直接空冷系统的基本散热元件,研究其结构特点和流动换热特性,对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象,通过实验研究不同的翅片间距对翅片间冷却空气的流动换热特性的影响,以及垂直进风和倾斜进风工况下,翅片散热性能的变化。结果表明,在相同的风速下,随着翅片间距的减小,翅片的换热系数增大,而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下,翅片间距为56.8 mm时整体性能较优。翅片间距一定时,随着风速的增大,换热系数逐渐增大,阻力系数逐渐减小。但随着风速的增加,两者变化趋势渐缓。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。     

涡流发生器强化直接空冷单排管换热的数值模拟

为了验证新型涡流发生器(柱面梯形翼)对直接空冷凝汽器单排管的换热有一定的强化作用,利用FLUENT6.3商业软件对安装柱面梯形翼的单排蛇形翅片扁管空气侧换热及流动特性进行了三维数值模拟。结果表明,Re数在300~900的范围内,与未安装涡流发生器的单排蛇形翅片扁管相比,带柱面梯形翼的翅片扁管的平均Nu数增大了123%,摩擦因子增大了111%,其综合换热性能(Nu/f)最多提高5.65%,这说明柱面梯形翼对翅片扁管有强化传热的作用。在模拟过程中,对实际直接空冷凝汽器蛇形翅片单排扁管进行了一定程度的简化,将计算区域按照翅片扁管的对称性尽可能缩小。并将数值模拟的结果进行了网格独立性验证,表明模拟结果的可靠性。