扭曲管传热性能数值模拟与实验研究

为了研究扭曲管强化传热性能,通过建立模型数值模拟和实验研究相结合的方法对扭曲管及具有相同截面形状的普通椭圆管的传热性能进行了对比分析。研究了扭曲管和椭圆管管内流体努塞尔数Nu,压力降Δp和管内综合性能评价因子η随雷诺数Re的变化情况,在Re为800—2 000时,扭曲管管内Nu是普通椭圆管的2—3倍,综合传热性能是椭圆管的1.5—2倍。得出了扭曲管可以很好地加剧管内流体湍流、强化管内传热,特别适用于管内流体在低雷诺数范围内的传热,是一种十分高效的强化传热管。     

基于CFD缩放管管外相变传热的数值模拟

文章利用Fluent软件对缩放管和光滑管管外相变传热进行了数值模拟,分析了质量流量、热流密度的变化对螺旋管管外沸腾换热系数的影响。模拟得到了缩放管管外饱和泡状沸腾过程中体积含汽率的分布规律和换热系数;并和光管进行了比较,结果表明缩放管外侧能够很好的强化沸腾传热。     

内置交错螺旋扭带换热管传热特性数值模拟研究

通过数值模拟对内置交错螺旋扭带换热管的传热性能进行了计算与分析,研究结果表明:换热管的对流传热强度随着扭带偏心率的增加而提高。流动阻力损失随着扭带偏心率的增加,先增加后降低,在偏心率为0. 2时,达到最大值。随着偏心率的增加,换热管的综合传热性能在Re=1000时,持续提高;在Re=10000时,先下降后提高。由此表明,在不同流动状态下,应选择不同的扭带偏心率来提高换热管综合传热性能。     

基于CFD对汇管中小流量供气支路回流现象原因分析

针对各供气支路流量悬殊,导致小流量供气支路在汇管接口处发生天然气回流现象.因此本文依据输气站现场数据,基于CFD软件,采用控制变量法对流量和压力这两个主要因素进行数值模拟分析.研究发现,当压力和大流量供气支路流量为定值时,小流量供气支路流量占比小于总流量10％时,均产生回流现象,流量占比越小,回流现象越严重;当各供气支...     

泡状管换热器强化传热与整体性能的数值模拟

针对泡状管管壳式换热器,采用FLUENT软件对其进行管程和壳程耦合传热的整体数值模拟,并将模拟结果与具有相同形式相同换热面积的光滑圆管换热器对比。通过结果对比分析泡状管强化传热的效果、压降及总传热系数的差异;评价泡状管壳式换热器的传热性能。结果表明:相比圆管,泡状管表面形状的变化对管壳两侧均起到强化传热的作用,同时管程流动阻力增大,但壳程阻力有所降低。总体传热系数较圆管有较大幅度提高。综合考虑总传热系数和压降,泡状管对壳程传热性能提升明显。     

熔盐吸热管瞬态传热特性的数值研究

建立熔盐吸热管瞬态传热的实验台和数值计算模型,分析管外壁热通量突变、熔盐流速突减、外壁热通量和熔盐流速同时突减对吸热管瞬态传热特性的影响规律,结果表明:管外壁热通量突变(突增或突减)时,吸热管入口段的管中心熔盐温度变化较小,但其管壁温度变化较快。管内熔盐流速突减时,熔盐出口温度和管外壁温度均随时间的推移逐渐增大,而管外壁与管内壁温差随时间的推移先降低后升高,t≥16.0 s,各温度和温差基本稳定。吸热管外壁热通量和管内熔盐流速同时减半时,管中心及出口熔盐温度均随时间的推移先升高后降低,稳态后两处熔盐温度保持定值且与瞬态开始前对应熔盐温度接近。吸热管瞬态稳定后的管外壁与管内壁温差和管外壁热通量变化呈正比,与熔盐流速变化无关。得到瞬态稳定后吸热管熔盐出口温度表达式,为瞬态传热过程中吸热器熔盐出口温度控制提供理论依据。     

基于CFD技术的油罐群风场数值模拟研究

采用Standard κ-ε、RNG κ-ε和Realize κ-ε湍流模型的数值研究方法,分别对油罐单体和油罐群周围的风场进行了数值模拟,计算区域的划分采用具有良好适应性的四面体网格并用有限容积法对控制微分方程进行离散,利用CFD软件实现了整个流场的数值求解。计算结果显示,采用Realize κ-ε湍流模型的数值计算值与实际情况接近,两侧形成的涡流呈对称分布,整个计算区域的风场分布比较符合实际。     

回转窑传热模型与数值模拟

对回转窑内传热过程进行了分析 ,在已有研究基础上归纳了各项换热系数的关联式 ,尤其结合热渗透模型完善了回转壁面与料床之间传热机制的研究 ,并提出通用的计算关联式。进而提出了内热式炉型的一维轴向传热模型 ,并根据已发表的试验数据验证了该模型和各换热系数的适用性。计算表明在窑内低温段 ,物料的受热主要来自其覆盖的回转壁面对其加热 ;而在高温段 ,气体的辐射热量成为加热料床的主要热源。此外 ,由物料进口端沿轴向窑壁散热增大 ,在窑内高温段窑壁的散热甚至高于物料吸热量 ,因此在回转反应器的设计中应充分考虑窑壁散热造成的热效率降低并采取相应措施。     

螺纹管对糖蜜酒精废液传热过程强化的实验与数值模拟研究

糖蜜酒精废液COD高、黏度高、处理难度大,较为理想的多效蒸发浓缩焚烧处理技术依然有较大的传热阻力.对此,本文采用螺纹管替代光滑管来强化传热,在近似实际工况下,光滑管作参照,测试不同管参数螺纹管的传热性能.实验证实,螺纹管可显著地强化高黏度、低Re时糖蜜酒精废液的传热.本文还采用Fluent软件对过程进行数值模拟,准确直...     

换热管内插螺旋强化传热的数值模拟

换热管内插入钢丝螺旋改变了管内的流动状态。通过数值模拟,研究内插螺旋换热管内速度场与温度场的分布特性,对空管和内插螺旋换热管进行了比较。模拟结果表明,在相同条件下,内插螺旋能够有效地改善换热管内速度场和温度场,验证了管内插螺旋是提高换热性能的有效手段。     

基于Fluent的蛇管换热器耦合传热数值模拟

结合某工程项目中蛇管换热器的结构和工艺参数,利用Fluent软件对蛇管换热器进行耦合传热数值模拟,得到管壳程的速度、压力和温度分布信息,计算得出管壳程出口温度、压降和换热量,并将模拟结果与经验计算值进行了比较,相对误差分别为3.0%、0.1%、2.4%、28.0%和1.2%,模拟结果可靠,为蛇管换热器换热面积和压降的校核计算提供了新的方法和途径。     

换热器传热数值模拟的两个假设

对管壳式换热器的数值模拟所采用的数值模型发展过程进行了详细介绍,列出了管壳式换热器壳程和管程数值模拟所取得的研究成果。接着对换热器的整体传热模拟作了简化,提出两种假设,并举例进行数值模拟验证,结果表明：温度场的分布与假设相近。这样对换热器的数值模拟给出一个新的思路。     

椰子醛合成过程传热性能的CFD模拟研究

椰子醛合成反应中反应物的流体力学性质尤其是传热性能是影响合成收率的重要因素,对其进行研究对于实际生产过程具有重要的指导意义。本文使用计算流体力学（CFD）软件FLUENT6.2对椰子醛合成过程中反应器内液体的温度场进行了模拟。通过建立反应器的二维物理模型,对比了两种k-ε湍动模型即Standard模型和Realizable模型的模拟结果,发现虽然在收敛性能方面,前者具有一定的优势,但后者在模拟弯曲壁面处的温度场时具有更高的准确性。另一方面,将两种模型的模拟结果同试验值进行了比较,发现两模型在近壁区的模拟均可较准确的反应实际情况,而在中心区则出现了偏差。最后,对二维物理模型进行了改进,获得了更好的模拟效果。研究结果表明,CFD方法可以有效的模拟出反应器内温度的分布状况,为今后进一步的研究工作提供了方法性的指导。     

型煤热解的热传递数学模型研究

以热解能量方程和热解分布活化能模型(DAEM)的理论分析为研究重点,对型煤热解中的热传递进行了系统的研究,建立了型煤热传递过程的数学模型。通过热解能量方程的计算,得出型煤热解过程中的热传递速率与煤质和型煤内部的挥发分传递速率有关。通过DAEM模型进一步分析,得出影响型煤热解热传递速率的因素是煤质和型煤内部的活化能分布。     

蛇管式换热器传热性能的数值模拟

利用Fluent对光滑蛇管换热器进行了模拟,将得出的结果与经典理论比较,发现数值模拟方法具有相当的可靠度,并在相同外部条件下对4种不同结构的波纹式蛇管进行模拟,得出湍流状态下管内流体的温度场和速度场,从微观上说明了波纹管强化传热机理。分析了波纹高度对波纹式蛇管传热效率的影响。     

一维热爆炸试验传热的数值模拟

针对加热过程所涉及的主要传热学问题,分别建立空气夹层复合传热模型和炸药受热分解放热数值模型;计算分析了473K下油浴和空气浴加热时系统辐射率、空气对流换热系数对RDX、HMX、TATB 3种炸药热点火延滞时间的影响。结果表明,473K油浴加热和空气浴加热时RDX分别在151.7s和3 372.6s时发生热点火,表明相同温度和炸药,油浴加热时热点火延滞时间远小于空气浴加热;空气浴加热时,同一种炸药在相同温度下,随系统辐射率的降低,热点火延滞时间增加;RDX、HMX和TATB炸药辐射率由0.9降至0.1时,热点火延滞时间分别增加了180.1%、168.9%和169.3%;相同温度、相同系统辐射率条件下,对流换热系数减小,热点火延滞时间增加。     

基于场协同理论的波纹管强化换热的数值模拟研究

应用Fluent软件对5种结构的波纹管内的传热与流动进行了数值模拟,并与相同当量直径的圆管进行了对比,结果表明,波纹管周期对Nu数的影响较大,且周期与幅值比S/a为8.17时,波纹管换热效果最好。基于场协同理论分析了波纹管的局部换热效果,研究表明,波纹管波峰处可获得较好的场协同性,换热效果最好,波谷处协同作用最差。     

立式蒸发式冷凝器传热传质的CFD模拟

基于VOF算法,建立了立式蒸发式冷凝器气-液两相顺流传热传质的计算模型.根据CFD模型,计算了在不同气、液相进口条件下,管壁温度的分布、气-液相界面处潜热和显热换热量的关系,模拟得到的管壁温度分布与实验数据吻合很好.计算结果表明,降低进口空气的相对湿度、增大气相流速或者液相流量,都可增强气-液相间热质交换的剧烈程度;气-液相界面处的换热主要形式是由于水蒸发引起的潜热换热,占80%以上,它远远大于由于温度梯度而引起的显热换热量;气-液相界面处的蒸发潜热主要受空气的相对湿度影响,其次是气相流速和液相流量.     

环管反应器内传热过程的数值模拟

为了对环管反应器内传热规律进行研究,在Euler-Euler双流体动量传递模型和环管反应器聚合传质模型的基础上,考虑了环管反应器内传热过程,建立了环管反应器传热数学模型,对工业烯烃聚合环管反应器内流动、传热和传质及聚合反应过程进行了研究。反应器内浆液温度的模拟值与工业现场值吻合,说明所建立的环管反应器传热数学模型是有效的。模拟结果表明,环管反应器温度与物料浓度存在不均匀分布。在上升段,温度分布呈中心对称,在弯管段不再呈中心对称,下降段的温度因弯管段的不均匀分布而不再呈中心对称分布;随着浆液入口速度或入口固体颗粒相体积分数的增加,环管反应器上升直管段,弯管段以及下降直管段温度降低;管壁冷却水温度不同,对环管反应器内冷却能力也不同,在反应器内相同的释放热量情况下,冷却水温度越低,对反应器内物料的冷却能力就越强。     

摩擦片瞬态传热的数值模拟研究

为研究湿式摩擦片在离合器结合过程的瞬态生热特性,对带油槽的摩擦片进行三维热固耦合数值模拟,分析了结合时间和油槽尺寸对瞬态生热的影响,得到摩擦片的瞬态温度分布、应力分布和变形量.分析结果表明,摩擦片上温度沿径向由内向外呈增高趋势,温度和应力强度均随接合时间增加呈现近似线性的增长趋势,适当增大油槽尺寸可在一定程度上降低摩擦...