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。     

超声频率和管型对超声空化效应的影响研究

利用FLUENT软件对不同换热管型在不同频率下的空化效应进行了数值模拟。通过比较换热管中的汽含率,反映空化效应的优劣,得出最佳的空化频率。结果表明:圆管、波纹管、波节管在超声频率为20k Hz时空化效果最佳,横纹管在超声频率20~25k Hz范围内的空化效果最佳。对于不同结构的换热管道,横纹管的几何结构更有利于空化的产生,其次是波纹管和圆管,波节管最不利于空化的产生     

强化换热凹槽管内流动与传热数值模拟

以水为工作介质,应用三维常物性不可压缩流体稳态湍流模型,对凹槽管内的流动、阻力与传热性能进行了模拟研究,并与光滑管进行对比。结果表明,凹槽管主要通过扰动、漩涡使层流底层的局部温度梯度变大,从而使换热性能比光滑管强。凹槽结构能显著增强流体的扰动和相互掺混,并产生径向漩涡,减小边界层厚度,加剧流体湍流,促使边界层表面快速更新,从而强化传热,但同时也使其流动阻力增加。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析了凹槽管强化换热的机制。强化换热另一重要途径是使换热器内速度场与温度梯度场之间夹角变小,改善速度场与温度场协同程度。     

孔板水力空化装置的数值模拟

基于FLUENT软件,采用]k-ω模型对孔板水力空化进行数值模拟,将相同条件下模拟所得的空化区与实验空化区进行比较.结果表明,模拟计算得到的汽含率分布与实验拍摄的汽含率分布相似,k-ω模型模拟结果与实验结果吻合.采用该模型分析了不同入口压力、孔板结构参数、液体物性参数对空化强度的影响,模拟结果表明,入口压力越大,空化强...     

强化换热管内污垢特性的数值研究

运用FLUENT软件对CaCO_3析晶污垢在圆管和强化换热管内不同工况下的污垢特性进行了数值模拟,计算出CaCO_3溶液在各管内的温度场和浓度场,进而计算出CaCO_3析晶污垢的沉积率和剥蚀率随时间的变化规律,并在不考虑诱导期的情况下,从污垢沉积质量出发计算出污垢热阻随时间的变化规律。通过比较分析发现:CaCO_3析晶污垢在圆管及其强化换热管内的沉积率、剥蚀率与污垢热阻随入口浓度和入口速度的增大而增大,但是随入口溶液温度的增大而减小,强化换热管的抑垢效果要好于圆管。     

超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究

在超声波防垢过程中,超声波的传播以及空化效果会受到流体及超声波参数的影响,析晶污垢的沉积特性也会随之发生变化。对此,采用FLUENT数值模拟与实验参数相比对的方法研究了不同流体速度、超声波频率下超声空化对CaSO₄析晶污垢剥蚀的影响。结果表明：同频率条件下,增大流速超声空化对污垢的剥蚀效果减弱;同流速条件下,增大超声波频率超声空化对污垢的剥蚀效果减弱。将空化效应引起的剥蚀率代入污垢的沉积过程,得到超声波频率对污垢沉积特性的影响,随着超声波频率的增加,污垢净沉积率增加、污垢热阻变大。     

缩放管内流动与换热的数值模拟

数值模拟了波峰尖端分别为尖角和平面的三角形黄铜缩放管流动和换热状况,获得两者换热效果相近,但波峰尖端为尖角的缩放管比为平面的缩放管压降大、换热与流动阻力综合效果欠佳的结论,为三角形缩放管的设计提供参考。     

螺旋转子的结构参数对管内换热影响的数值研究

管内插入物是一种强化管内换热的有效方法,内插可以旋转的结构在强化换热的同时还具有良好的除垢效果。数值研究了内插螺旋转子的管内流动与换热,发现与光管相比,换热强化30%,而阻力则为光管的6～7倍。数值计算结果表明,叶片与管壁间隙、转子螺旋节距的增加以及转轴半径的减小,可引起转子转速不同程度的减小,从而导致管内Nusselt数和阻力系数的减小。适当增加转子螺旋节距,减小转轴半径及叶片与管壁间隙,可使其强化换热性能更优。     

强化缩放管内湍流对流换热

引　言缩放管是管内外凹凸肋面对称的异形管 ,对管内外两侧轴向流体均有良好的传热强化作用 ,而且凹凸曲面光滑 ,尺度较大 ,不容易产生积垢 .Мигай ,ВК[1] 研究了 6种不同结构的缩放管中的传热和阻力规律 ,提出了缩放管的优化结构 .近年来 ,国内外对缩放通道中流体换热进行数值模拟研究很多[2 ,3] ,强调如何准确描述这种典型有回流的椭圆形流动 ,但对其机理的研究尚不充分 .邓先和提出将缩放管与空心环支撑结构相配合 ,在壳管式换热器中得到了广泛的应用[4 ,5] .存在的不足之处是 :目前使用的缩放管强化传热效率不够高 ,经传热机理分…     

基于锥形环扰流元件强化管内对流换热的数值模拟

锥形环是近年来开发的一种强化管内对流换热的扰流元件。本文应用计算流体动力学软件Fluent 6.3,对安装有锥形环的管内湍流换热性能进行了数值模拟,研究了锥形环形式(收缩型、扩张型)以及大端与管壁间隙(1 mm、3 mm、5 mm)的影响,结果表明:(1)在相同条件下,扩张环比收缩环的强化换热效果更好;此外,锥形环大端与管壁的间隙越小,换热效果越好;(2)对于同种锥形环,其阻力系数f随着雷诺数Re及大端间隙Δ的增加而减小;间隙较小时,扩张环的阻力系数f比收缩环大很多,而大间隙下扩张环的阻力系数f比收缩环略小;(3)在相同间隙下,扩张环的综合性能比收缩环要好;对于同种锥形环,综合性能准则PEC的值随大端间隙Δ呈现出非单调的变化规律。     

超声空化对换热器换热效果影响的研究

应用Fluent软件模拟了超声空化对换热器中不同管型(波纹管和横纹管)换热效果的影响,并应用场协同理论对数值模拟的结果进行了分析,结果表明:超声空化效应会增强换热管的换热效果,并且空化泡数量越多空化效果越明显;场协同数随着空化泡数的增加而减小,说明超声空化效应越明显,温度场与速度场的协同程度越差;在换热管入口和超声波加入点处的场协同数均大于无超声波影响处的场协同数,此时温度场与速度场的协同程度较好。     

管内层流强化传热的数值模拟

通过数值模拟,研究了85%甘油在含旋流片缩放管管内的传热与流阻特性,并与光滑管、缩放管的传热与流阻特性进行了对比。研究结果表明,层流时含旋流片缩放管的综合因子大于缩放管,且缩放管内插入6个小角度旋流片具有更好的传热性能。在有旋流片段可以通过减薄边界层厚度与增加有效传热温差的双重途径提高传热速率,而在旋流片下游段则可以利用有效传热温差的缓变特性继续维持较大的传热速率,从而能避免过多的流体置换次数,极大幅度的降低流体的输送功耗。     

斜针翅管换热器数值模拟

以水和柴油为换热对象,利用三维模型对2种不同规格的直针翅管以及30°,45°和60°的斜针翅管换热器的壳程温度场、压降和传热性能进行了模拟;并将斜针翅管、直针翅管与光滑管进行了比较。模拟结果表明,斜针翅管的压降是光滑管的1.06～1.4倍,是直针翅管的0.96～1倍,其总传热系数约是光滑管的1.7～3倍,以及直针翅管的0.85～0.93倍。从模拟结果看,β在大约30°存在一个合适的倾斜角,其综合换热性能较好。     

翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟

在对大型翅片管式换热器结构合理简化的基础上,应用CFD和数值传热学方法,建立了翅片管式换热器内部流动与传热的数学模型,得到了其内部流场和温度场的分布规律。并将数值模拟结果与现场应用数据比对分析,结果表明,研究方法可行,能为换热器的设计和改进提供参考和借鉴。     

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。     

螺旋内槽管内的层流流动与传热的数值模拟

应用数值方法对一种螺旋内槽管管内的流体层流流动和传热进行了数值分析。采用数学变量置换把控制方程由原坐标系中的三维动量、能量及连续性方程转化为二维螺旋坐标系下的数值计算模型，并利用现有的二维数值模拟软件进行模拟计算。计算考察了恒壁温、轴向恒热流螺旋内层流充分发展流体的流动与传热随雷诺数的变化，并研究了螺距的影响。     

螺旋内翅片管内充分发展流体流动与传热的数值分析

采用常规模型对一种新型螺旋翅形裂解炉管内充分发展的流体流动与传热进行了数值分析。采用变量置换法把控制方程由原来的三维问题转化为计算平面内的二维问题,并采用ＳＩＭＰＬＥＣ方法计算考察了周向恒壁温、轴向恒热流的螺旋内翅片管内充分发展条件下的流体流动与传热问题,得到了与实验值相近的结果。进一步用所述的方法对相同横截面的直翅和螺旋翅片管内的流场和温度场进行了数值模拟研究,它揭示了螺旋翅片管相对于直翅管而言阻力增加而传热效率下降的机制。