基于扁管的蒸发式冷凝器管外传热传质特性研究

强化蒸发式冷凝器管外传热传质可有效降低系统能耗，利用Fluent软件，结合自编译程序及组分输运模型对扁管蒸发式冷凝器管外传热传质过程建模，选取了等周长圆管模型进行比较，研究了二者传热传质性能的差异。通过研究管外液膜厚度及速度，以及管外温度分布和含湿量的变化规律，对比了扁管和圆管的平均表面传热系数，结果表明扁管的平均表面传热系数于圆管提升了9.04%。模拟了风速从1.5 m·s^-1变化至3 m·s^-1以及喷淋密度从0.15 kg·m^-1·s^-1增加至0.3 kg·m^-1·s^-1时对扁管式蒸发式冷凝器换热的影响，得到随着风速及喷淋密度的增加其平均表面传热系数分别增加了5.68%和30.26%。对扁管式蒸发式冷凝器管外的传热传质特性的研究为其应用提供了理论指导。     

异形管蒸发式冷凝器的性能与工业应用

提出了弹形管和扭曲管提升蒸发式冷凝器性能,测试了冷却水喷淋密度和风速对传热与能耗性能的影响,并与圆管进行了对比.结果表明,水喷淋密度和空气流速对蒸发式冷凝器性能均有重要影响,适宜传热的水喷淋密度为0.05～0.065 kg/(m·s),适宜的风速为2.6～3.4 m/s;弹形管比圆管的传热系数高9.2%～19.0%而能耗低2.6%～4.9%,扭曲管比圆管的传热系数高18.0%～33.1%同时能耗高2.6%～4.9%.以实验结果为基础,将蒸发式冷凝器在工业中应用,起到良好的节能节水效果.     

蒸发式冷凝器管外水膜传热性能实验研究

在一个单级压缩制冷循环系统中研究了蒸发式冷凝器管外水膜的传热性能.建立了蒸发式冷凝器管外水膜传热性能测试实验平台,调节不同操作参数,测试了喷淋密度和迎面风速对管外水膜传热性能的影响.结果表明,在实验条件下,管外水膜传热系数的实验值介于511.6～763.57 W·m-2·K-1.喷淋密度从0.023 kg·m-1·s-1增至0.059 kg·m-1·s-1和迎面风速从2.1 m·s-1增至3.3 m·s-1,实验条件下管外水膜传热系数的平均变化率分别为增加47.3%和减少5.5%,可见,管外水膜的传热主要受喷淋密度的影响.另外,通过对实验数据回归得到了管外水膜传热系数计算关联式,回归相关系数R为0.98,标准偏差为7.5%.最后,将实验关联式和国内外学者的关联式进行比较,表明实验得出的管外水膜传热系数计算关联式具有较好的一致性.管外水膜传热性能的实验结果对蒸发式冷凝器的设计和实际应用具有一定的指导意义.     

半椭圆管水平降膜的传热特性

为提高降膜流动过程中的传热效率,搭建水平降膜传热性能测试装置,以水为系统循环工质,实验研究热流密度(0—5 582 W/m~2)、喷淋密度[0.14—4.16 kg/(m·s)]和喷淋温度(20—40℃)对单根半椭圆管水平降膜管外传热系数分布和变化规律,并与相同管截面外周长圆管、椭圆管对比。结果表明:随着热流密度、喷淋密度和喷淋温度的增加,半椭圆管水平降膜管外平均传热系数不断增大,喷淋密度较小时,传热系数增加速率更大;沿管管截面圆周向角方向,半椭圆管、椭圆管和圆管的水平管外降膜传热系数变化趋势基本一致,先明显减小,最后略微增大;半椭圆管比圆管、椭圆管的水平降膜管外平均传热系数更高,具有重要的工程应用价值。     

蒸发式冷凝器管外水膜流动实验研究

研究蒸发式冷凝器传热传质性能时,涉及到管外喷淋水在管表面的分布形式和喷淋水与空气间的对流传热传质等问题。文内建立了蒸发式冷凝器管外水膜流动的可视化测试实验平台,采用高速摄像仪分析了喷嘴对管外水膜分布的影响,同时测试了时间、风量、水量、高度等参数对水膜温度分布的影响。结果表明,喷嘴B能获得更好的水膜分布效果,蒸发式冷凝器有一个最佳喷淋水量,其换热过程主要是由循环冷却水的显热换热和蒸发换热交替占主导作用构成的,在稳定操作条件下运行一段时间后水盘中的水温能保持较好的恒定。     

异形钢管蒸发式冷凝器的传热与能耗性能

提出了弹形管和扭曲管对蒸发式冷凝器强化传热,测试了冷却水喷淋密度和风速对其传热与能耗性能的影响,并与圆管进行了对比.研究结果表明,传热系数和能耗均随冷却水喷淋密度和风速的增大而增大,但冷却水喷淋密度增大到一定值后,传热系数基本不变甚至略有减小;弹形管和扭曲管比圆管的传热系数分别高9.2%～19.0%和18.0%～33.1%,总能耗分别低2.6%～4.9%和高2.6%～4.9%,综合性能比分别高11.1%～23.0%和16.7%～23.7%.     

蒸发温度对水平正反齿压花齿型肋管池沸腾换热的影响

随着节能减排的大力推广,管外沸腾强化传热技术得到了广泛的研究和发展。设计建立了水平双侧强化管管外沸腾试验系统,以R134a为循环工质试验研究了不同热通量工况下,蒸发温度对正反齿压花齿型三维肋管池沸腾换热特性影响,并结合试验结果分析探讨了其理论描述方法。结果表明:蒸发传热系数随蒸发温度变化趋势线的斜率随热通量呈现非线性变化;在同一蒸发温度下,管表面传热系数均随热通量单调递增,但增长率随热通量增加而逐步降低;回归分析获得不同热通量下蒸发温度对正反齿压花齿型蒸发管表面传热系数影响的统一表达式;等热通量工况强化传热因子在热通量超过10 k W·m~(-2)后升至2以上,在热通量接近20 k W·m~(-2)时达到极大值2.588,但在热通量接近5 k W·m~(-2)时接近1;蒸发温度及其与热通量合同对正反齿压花齿型蒸发管表面传热系数的作用机理与理论描述方法有待进一步深入研究。     

钢质管型对蒸发式冷凝器传热的影响

蒸发式冷凝器是一种高效冷却散热设备,其传热性能目前还需要深入研究.在总结蒸发式冷凝器传热特点的基础上,提出了采用新的钢质弹形管、扭曲管和弹形.扭曲间断管强化传热的新结构,并测试了它们应用于蒸发式冷凝器的流动与传热性能,与传统的圆管和椭圆管进行了对比.研究结果表明,在冷却水喷淋密度为0.06 kg·m-1s-1、管截面风速为3.4 m·s-1时,椭圆管、弹形管、扭曲管和间断管比圆管总传熟系数K分别高19.2%、24.4%、26.8%和31.2%.管内冷凝、管外水和空气的传热过程对总传热性能均有重要影响,弹形管可有效强化管外水膜与空气间的传热,同时降低空气流动压降;扭曲管可改善水膜分布,强化水膜传热,同时会增大空气流动压降:弹形-扭曲间断管可同时强化水膜、水膜与空气间的传热,略为减小空气流动压降.     

高热通量水平管外池沸腾传热

在制冷空调的满液式蒸发器中,制冷剂在壳侧沸腾蒸发,管内为水的单相对流传热。实验研究了高热通量下R134a在一根光管和一根强化管(No.1)外的池沸腾传热,并将光管实验结果和Cooper公式进行了比较。在不同的饱和温度下,热通量10~250kW·m~(-2)的范围内,研究了R134a在光管和强化管外的沸腾传热系数随热通量的变化关系。光管和强化管外径分别为15.93 mm和25.36 mm。通过研究发现,在热通量10~250kW·m~(-2)的范围内,光管的池沸腾传热系数和Cooper公式符合较好,偏差小于±15%。在双对数坐标下传热系数和热通量实验结果拟合直线斜率为0.67。在较高热通量,即热通量大于250kW·m~(-2)时,光管的传热系数相对Cooper公式偏差开始增大。对于高效管,在小于40kW·m~(-2)热通量下的传热效果最好。强化管的强化倍率随热通量增加一直减小,在较高热通量250kW·m~(-2)下,强化管的传热系数和光管相同,甚至比光管小。     

影响水平管和垂直管降膜蒸发器蒸发含盐污水过程中传热系数的因素分析

采用降膜蒸发器处理含盐污水,考察了进料量、蒸发温度和传热温差等对水平管降膜蒸发器和垂直管降膜蒸发器传热系数的影响。结果表明,随着进料量的增加,水平管降膜蒸发器的传热系数呈先增大后减小的趋势,在进料量为2t·h~(-1)左右时,传热系数最大,约为2.48kW·m~(-2)·℃~(-1);随着蒸发温度的升高,两种降膜蒸发器的传热系数呈增大的趋势,但是在相同条件下,处理的含盐污水浓度越高,传热系数越小;另外,在同样的蒸发温度下,垂直管降膜蒸发器的传热系数小于水平管降膜蒸发器的,且随着蒸发温度的升高,两种降膜蒸发器的传热系数差别越明显;随着传热温差的增大,两种降膜蒸发器的传热系数逐渐减小。     

水平管外降膜传热性能的数值模拟及实验研究

采用数值模拟和实验方法,研究了水平管降膜蒸发器换热管间为柱状流时管外降膜传热性能。利用Fluent软件对管外液体流动和传热过程进行模拟,得到液膜表面速度、管外壁面局部传热系数的分布规律,分析了喷淋密度和管间距对传热性能的影响,最后对比了数值模拟结果和实验数据。结果表明:液柱的冲击和管底液体汇聚产生的扰动明显提高了传热性能;传热系数最大值出现在液柱冲击换热管形成的滞止区,在换热管下半周传热系数变化较小,传热性能比较稳定;管外传热系数随着喷淋密度的增加而增大;当轴向无量纲距离L在-0. 3～0. 3区域时增加管间距对管外传热有利,但在0. 4～0. 5和-0. 5～-0. 4区域时传热系数随着管间距的增大而减小。实验结果验证了数值模拟的可靠性。     

螺旋扁管折流杆换热器传热强化数值模拟研究

为强化折流杆换热器(RBHEs)的壳程传热,提出了用螺旋扁管代替传统圆管作为换热管应用于RBHEs,比较了螺旋扁管RBHES和传统圆管RBHEs的流动、传热和综合性能。结果表明:螺旋扁管RBHEs的管间速度更大,分布更加均匀;贴近换热管的壁面处,湍动能更大,流体温度更高。当入口速度低时,螺旋扁管RBHEs的传热系数大于圆管RBHEs,当入口速度高时,螺旋扁管RBHEs的传热系数小于圆管RBHEs。螺旋扁管RBHEs的压降比圆管RBHEs小33.60%。螺旋扁管RBHEs的综合性能评价指标(PEC)比圆管RBHEs的提高了65%～152%,且低速入口条件下,提高作用更明显。     

扁管结构对平行流冷凝器制冷剂侧性能的影响

平行流冷凝器是一种新型高效紧凑式换热器,其在家用空调器中的应用还存在一些问题,如压降太大等,本文使用Yang和Webb推荐的扁管侧经验传热系数及摩擦阻力关联式,采用数值模拟的方法,研究了家用空调器中平行流冷凝器多孔扁管结构对其传热及压降性能的影响。结果表明:适当减小平行流冷凝器的扁管内孔高度、宽度、宽高比及扁管孔数,可提高其传热系数、增加压降。研究结果为家用空调器中平行流冷凝器多孔扁管参数的选取提供了理论依据。     

水平管降膜蒸发器的传热性能

在换热面积为2.375m2的水平管降膜蒸发试验平台上,采用5052铝合金管作为换热管,以实际海水为原料,进行了低温多效海水淡化中水平管降膜蒸发器传热性能研究试验。研究了料液喷淋密度、管外蒸发温度、总传热温差、海水盐度以及管内蒸汽中不凝气含量等因素对海水淡化过程降膜蒸发器总传热系数的影响。结果表明,在试验条件范围内,总传热系数随着料液喷淋密度和管外蒸发温度的升高而增加,随着传热温差的增大而降低;冷凝侧有不凝气存在时,总传热系数下降幅度较大;海水浓度对传热系数影响较小;在控制不凝气含量的条件下,传热系数在3500W/(m2?℃)以上。试验结果为海水淡化的工程设计和生产优化提供了依据。     

水平管外降膜蒸发的传热实验

为了提高水平管降膜蒸发的传热性能,提出了在水平管间增加肋板结构来强化传热。研究了以蒸馏水为介质的水平管外降膜蒸发的传热性能,结果表明,管外降膜蒸发传热系数随传热喷淋密度、传热温差和管间肋板宽度的增大而增大,随管径的增大而减小。     

横纹管强化吸收器的传热传质实验研究

在吸收式热泵的吸收器中,利用LiBr水溶液为工质,对横纹管强化管外降膜吸收过程进行了研究。实验结果表明:影响横纹管传热强化的主要因素为LiBr水溶液喷淋密度、横纹管结构参数节距和槽深,各个因素对强化效果影响不同;与光管相比,横纹管的传热传质效果明显得到了增强,但是不同结构参数节距与槽深的横纹管,其强化传热传质的效果不同。在实验范围内,横纹管强化LiBr溶液吸收水蒸气的传热系数是光管的2.1—3.25倍,传质系数是光管的1.25—1.93倍。     

水平椭圆多孔管外降膜沸腾传热的研究

将椭圆截面多孔表面管用于强化水平管外喷淋式降膜沸腾传热过程,研究了强化传热机理,分析了各种因素对该传热过程的影响,并将实验数据拟合成数学关联式。实验结果表明,椭圆截面多孔表面管能够显著地提高水平管外喷淋式降膜沸腾传热性能。     

二元混合物降膜蒸发的数值模拟

提出了二元混合物在垂直圆管中降膜蒸发的传热传质耦合数学模型及其相应的数值解法 .模型考虑了液膜内传质对传热的影响 .计算表明传质对传热有明显影响 ,忽略传质的影响对预测膜平均传热系数会带来较大误差 .     

低温重力热管外强化传热

为研究管外强化手段对重力热管传热性能的强化作用,采用控制变量法和析因分析法对低温螺旋翅片重力热管冷凝段外表面施加通风、超声雾化、喷淋及在蒸发段施加气流扰动等方式,得出了在不同强化手段下传热效果的变化对比。结果表明:管外传热强化可以显著提高重力热管的传热性能,冷凝段管外喷淋的传热强化效果优于超声雾化,并且风速增加到一定程度后,它对传热效果不再产生明显影响。     

水平管外降膜蒸发传热性能的实验研究

以水为介质研究了水平管外降膜蒸发的传热性能,并对喷淋密度和热通量等因素对传热性能的影响进行了分析,得到了传热系数关联式,该式的计算值与实验值相差在±10%以内。