三头波纹管性能及测试分析

三头波纹管是一种新型换热元件,经实验测定其传热效果明显高于传统的光管、波节管,且具有良好的物理性能。现已广泛应用于电厂首站、城市集中供热、热水供应、电力、冶金轻工等行业的换热设备中。1 三头波纹管的结构三头波纹管选材上采用不锈钢和紫铜材料,不锈钢材料壁厚为0.8～2.0mm,紫铜材料壁厚为1.0～2.0mm,其直径为f12～25mm。其具体结构见图1。2 三头波纹管性能特点(1) 三头波纹管由普通光管滚压成内外螺旋凹槽,其传热面积扩大10%~20%。三头波纹管特有的内凸外凹结构使换热管传热面双面加强,纵向流体在换热管壁面处的附加扰动和旋转…     

正弦型波纹换热管传热特性实验研究

为满足高效换热器的开发研制需要, 在波纹管的基础上, 改进其表面形状, 提出了正弦型波纹换热管, 并采用套管式传热实验台, 在较低雷诺数 (1 800相似文献   

管束排列及管间距对换热器传热性能的影响

通过改变圆形翅片管换热器管束排列及管间距的传热性能实验,得到雷诺数(Re)、纵向管间距(S_l)及管束排列方式对圆形翅片管换热器传热性能的影响,再利用数值模拟方法分析这3个因素影响的原因。结果表明,圆形翅片管换热器的努赛尔数(Nu)及阻力系数(f)均随Re的增加而增加,且增加趋势逐渐下降。增大S_l可提高顺排圆形翅片管换热器的传热性能,但是提高幅度随S_l的增加而减小,在S_l为110 mm时换热效果最好;增大S_l反而会降低叉排圆形翅片管换热器的传热性能,其换热效果在S_l为66 mm时最好。相对于顺排方式,叉排圆形翅片管换热器的换热效果更好。速度场与温度场间的协同角度大小、回流区面积及尾流涡尺度大小与换热器传热性能的提高有关,可以从这3个方面进行分析,以寻找改善换热器结构的途径。     

波纹管传热特性的数值模拟与实验研究

针对管壳式换热器的流动与传热设计长期以来依靠实验方法,应用于波纹管管壁温度测量存在误差,造成换热系数不准确,而仅仅利用软件模拟考察其性能,又往往导致模拟参数缺少必要依据而失真的状况,将2种方法结合起来,研究探讨了波纹管强化传热规律和阻垢机理。研究结果表明:(1)波纹管的阻垢性能和强化传热效果要明显优于光管,其数值约为1.5倍;(2)波纹管之间不同的结构尺寸对其主要性能具有一定影响,且波峰与波距之比较大的其性能要优;(3)管内流动规律的数值模拟结果与实验结果吻合。     

波纹管结构参数对传热性能影响

分别以不同规格的波纹管为模型,应用FLUENT软件对湍流流动状态下波纹管内的传热进行模拟,分析了流体流动状态和波纹管几何结构参数对传热系数的影响。结果表明,波纹管的壁面平均传热系数随着入口雷诺数的增加而增大;与光滑管相比,在低雷诺数的情况下,波纹管传热强化效率随雷诺数的增大而增大,而随着雷诺数的进一步提高,波纹管的强化传热效果逐步减弱;当波纹管的外径与内径的比值在1.25~1.40时,其传热强化效果最好。     

超声振动对换热器管内传热和压降影响

利用设计的超声振动装置和管壳式换热器模型 ,研究了在不同超声功率作用下 3种换热管的传热和流动性能 ,得到了超声振动对换热器的传热系数及管程压降的影响规律。结果表明 ,由于超声振动产生的空化效应破坏了层流边界层 ,使传热系数明显提高 ,同时降低了管程的压力降。实验还发现超声振动对波纹管的强化传热和降阻效果优于光管。研究结果为波纹管和超声振动的复合强化传热技术在管壳式换热器强化传热中的应用提供了理论基础。     

自然对流垂直管内插旋流片的强化传热研究

以水为工质,采用Fluent软件,对垂直放置的缩放管内插旋流片的自然对流换热进行了数值模拟分析,对光滑管、光滑管内插旋流片、缩放管和缩放管内插旋流片4种管道的传热情况进行对比,并将模拟值与实验值进行比较,两者的结果基本吻合。模拟结果表明,4种换热管中,缩放管内插旋流片水的传热系数最大,传热强化综合因子达到4以上;缩放管配合旋流片能加强壁面附近流体的扰动,又能使管内中心流体形成较强的漩涡流,加强壁面与管内中心流体的热量交换;减小速度场与温度场之间的夹角是增强传热性能的一个重要因素,缩放管内插旋流片的场协同角的体积平均值最小,因此缩放管内插旋流片的速度场和温度场协同程度更高,更有利于传热。     

波纹管与缩放管传热性能比较及场协同分析

利用FLUENT软件对波纹管、缩放管和光管夹套间空气对流传热进行了数值模拟,结果表明波纹管有较好的综合强化传热性能。应用场协同理论分析了波纹管、缩放管强化传热机理,发现在波纹管波峰下游处,温度梯度和速度场之间的夹角变小,纵向速度场和温度梯度场更加均匀,协同程度最好,从而强化传热。通过实验验证了数值模拟的可行性。     

纵向多螺旋流管壳式换热器的数值模拟与优化

利用Fluent软件,对插入不同开孔尺寸螺旋扭片的纵向多螺旋流管壳式换热器的壳程流体湍流流动和换热进行了三维数值模拟。结果表明,壳程流体的流动形式与螺旋扭片的螺旋结构很相似,是分成若干流束分别沿着不同的螺旋扭片流动,这样可以提高壳程流体的湍动强度,从而有效地减薄壁面层流底层的厚度,有利于强化传热。对相同尺寸参数的换热器进行试验研究,并与模拟结果进行对比,得出如下结论:当螺旋扭片尺寸为L=100 mm、do=8 mm时,纵向多螺旋流管壳式换热器具有最好的强化传热性能;模拟结果与试验结果误差在±12%以内。     

波纹管换热器在氨冷凝系统中的应用

介绍了波纹管换热器的强化传热机理及传热元件的轧制工艺及在氨冷凝系统中的应用情况 ,并与光管换热器的换热性能进行了比较。     

板翅式热交换器中一种新型正弦波纹流道的数值模拟

采用数值模拟方法对板翅式热交换器周期性正弦流道中层流流体的传热性能进行研究,得出了翅片流道截面结构尺寸、振幅和波长对正弦流道传热综合性能的影响。结果表明,传热综合性能随截面宽度增大而降低,随着波长的增大而增大。截面高度对传热综合性能的影响呈现出不规律性,当截面高度5mm时综合性能最佳。振幅对综合性能的影响随雷诺数不同而不同,Re=50时随振幅增大综合性能不断降低;Re≥100时,在相同Re下,随着振幅增大,综合性能也提高。模型截面宽度2.5mm、截面高度5mm、振幅2mm、正弦波长30mm时具有最佳的综合性能。     

内外流动介质下强化换热管耦合传热数值模拟

以强化换热管为研究对象,建立了以水为介质的轴对称数值模型。应用计算流体软件CFX对光管及2种强化换热管（缩放管、波纹管）的传热特性及流动规律进行数值研究。结果表明,数值计算得到的光管总传热系数数值与经验公式计算结果吻合很好。与光管相比,强化换热管壁面结构改变了流体的流动状况,对流道的流场产生重要影响。在相同流动条件下,缩放管与波纹管的总传热系数数值均有较大程度的提高,强化作用明显。为此类产品的进一步理论研究和分析方法推广提供了依据。     

波节管管内强化传热有限元Ansys分析

利用Ansys对3种不同规格波节管进行了模拟求解,得出了湍流状态下波节管内流体的速度场和温度场,从微观上说明了波节管的强化传热机理。数值计算结果表明,湍流工况下波节管的努塞尔数Nu比光管提高2.97~3.80倍。拟合出的努塞尔数准则公式可为波节管实际应用提供一定的参考价值。     

管内与波纹板通道内冷凝传热和压降关联式

介绍并分析了现有国内外文献中比较常见的几类针对管内与波纹板通道内冷凝传热与压降计算的关联式 ,指出了影响管内与波纹板通道内冷凝传热和压降性能的几个最主要的参数 ,其中冷凝全程积分平均干度是决定圆或者非圆冷凝通道压降的重要因素 ,对冷凝换热的工程设计具有指导意义。     

几种强化传热管的流阻和传热性能

对螺旋槽管、横纹管和 2种不同结构尺寸的缩放管进行了流阻和传热性能实验研究 ,得到了这 4种强化管的流阻和传热系数 ,并与光滑管进行了对比。通过综合评价 ,在实验范围内 ,其综合性能按优劣依次为螺旋槽管、横纹管、缩放管 1、缩放管 2。     

波纹管内流动与传热三维数值模拟

应用三维变物性层流模型及低雷诺数湍流模型分别对波纹管及光管管内流动与传热性能进行了模拟研究,并通过实验结果进行了验证。数值模拟表明,所研究的波纹管内层流向湍流过渡的雷诺数范围为600～800,波纹管的波纹起伏使得管内的流动变得复杂,产生了有利于传热强化的二次涡流。在低雷诺数下波纹管的综合传热性能不及光管,而在高雷诺数下。波纹管综合传热性能逐渐得到改善。通过数值计算获得了波纹管最优波纹高度参数为ε=1.16。     

旋流管管内换热与阻力的实验研究

对 8根结构参数不同的旋流管的换热特性和管内阻力做了实验研究 ,给出了换热与流阻的关联式。实验中 ,水蒸气与水自成循环 ,旋流管内走冷水 ,水蒸气在管外冷凝 ,冷凝后的凝液用计量杯计量 ,通过改变旋流管内冷水流量 ,得到不同流量下的冷凝传热工况 ;阻力测量在冷态条件下进行 ,常温的水经管道流入旋流管内 ,通过测量不同流量下的压降来测定阻力。实验结果表明 ,所有旋流管的换热系数均高于光滑管 ,与同类型的其它异型强化管相比 ,旋流管传热性能更优越 ,在相同传热量下 ,旋流管的换热系数比螺旋槽纹管高 3%～ 8% ,压力损失低 5%～ 1 0 %。     

波节管管内换热与阻力特性的实验研究

为使波节管换热器在石化企业推广应用 ,利用实际型实验装置对 4种不同几何尺寸波节管的换热和阻力特性进行了实验研究。结果表明 ,波节的存在增加了对流体流动的扰动 ,提高了波节管的换热能力 ;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加。在低雷诺数下 ,波节管的换热系数与阻力性能比明显好于光管 ;在高雷诺数下 ,两者的换热系数与阻力性能比非常接近。在低雷诺数 (Re <30 0 0 )和高雷诺数 (Re >70 0 0 )时 ,波节管的换热与阻力综合性能比较理想