高效传热强化斜齿扭带及其低流速自动清洗技术

现有流体动力塑料光滑扭带不能用于流速低于1.0 m•s^-1的传热设备的污垢自动清洗、传热强化幅度不高.为此研制了一种高效强化传热、又能够在1.0～0.5 m•s^-1的较低流速下自动清洗污垢的斜齿扭带.其原理是在光滑扭带的两面上等距离地排列斜齿,被斜齿导向的传热流体对斜齿的反作用力形成一个新增的旋转力矩.与现有的光滑扭带相比,弧线形斜齿扭带自转清洗力矩增大了75％～101％、传热系数提高了171％.虽然斜齿扭带的阻力系数较高,但是设备的总阻力仍然在一般工程容许的范围内,具有广阔的应用前景.     

斜齿塑料螺旋扭带自动清洗及其传热强化的研究

现有塑料光滑螺旋扭带不能用于低流速传热设备的自动清洗。作者为此研制了一种强化自动清洗力矩的斜齿扭带。其原理是在扭带表面上以一定间距排列反对称斜齿。被导向的传热流体对扭带的不对称反作用力形成一个旋转力矩。与现有光滑无齿的自转扭带相比,斜齿型扭带自转清洗力矩增大了75％-101％、传热系数提高了一倍,对于6m长传热管、4管程的换热设备、0．5m／s流速时的阻力在36kPa左右,具有广阔的应用前景。因此,这种新技术很适合在0．4m／s以上的低流速传热设备中用来自动清洗保洁和传热强化以及节能。     

换热管内自动清洗及传热强化的斜齿平带优化设计

内置斜齿塑料平带比原光滑扭带有更大的传热强化作用,传热强化的幅度比传统塑料扭带高5倍左右,它适用于数量众多的流速为1.0 m/s以下的低流速换热器.文章对管内自动清洗及传热强化的斜齿塑料平带的主要参数(如斜齿安装角度、齿高、外型等)进行了分析讨论,得出了最优化的塑料平带设计方案,与实验结果吻合程度很好,具有工程应用价值.     

工程用自动清洗强化斜齿扭带的研究

自动清洗强化斜齿扭带 ,其原理是在扭带表面上按一定规律排列不对称斜齿 ,使被导向的传热流体对扭带的不对称反作用力形成一个旋转力矩 ,解决了现有的塑料扭带不能用于低流速传热设备的自动清洗问题。试验结果表明 ,与现有光滑扭带相比 ,斜齿扭带自转清洗力矩增大了 2倍多、传热系数平均提高了 30 % ,即使 6m长传热管、四管程的传热设备的阻力也只有 0 .15MPa左右 ,仍然在一般的工程许可范围内 ,具有广阔的应用前景。     

传热面流体动力机械在线自动清洗防垢技术及其新发展

传热面流体动力机械在线自动清洗防垢技术综合了自动清洗防垢与传热强化两者的优势,克服了周期性停车清洗的局限性。已经在工业成功应用的主要是自转螺旋与内循环流态化两大类技术。简述了研究所近二十年在自转螺旋清洗技术开发、理论研究、与工业应用方面取得的进展,展示出广阔的应用前景,尤其在蒸发器和电厂真空冷凝器方面有希望取得重大突破和巨大的经济效益。并且介绍了这方面技术的国内外发展趋势和内循环流态化清洗技术的最新研究。     

旋流轴承强化的自动清洗塑料扭带技术

冷饮与速冻工业的水冷器大多为列管式传热设备,管内冷却水实际运行的流速一般在0 5m s～1 0m s范围,无法采用塑料扭带进行自动清洗。本文研究的旋流轴承强化塑料扭带技术,可以在0 8m/s以下流速的管内实行自动清洗防垢,且流体阻力较小,结构简单。该技术能解决列管式传热设备由水垢引起的效率低下问题,具有较高推广应用价值。     

管内污垢流体动力螺旋自动清洗新技术

提出以大截面塑料螺旋线取代钢丝螺旋线解决传热管壁的磨损问题,以预旋结构的管口轴承座-冲推动力轮强化自转塑料螺旋线的清洗动力矩。测试结果表明,传热管内污垢自动清洗的效果好;能够在较低的流速下工业应用;传热强化幅度达到52.6%,比钢丝螺旋线高60%;并且设备阻力不大。     

蒸发器传热管内自转螺旋平带自动清洗技术试验

蒸发器传热管内结垢速度很快,1h就可以生长数毫米,设备被迫频繁停车清洗,效率低下.为此,进行传热管内自转螺旋自动清洗结垢技术的试验研究.试验装置采用φ38 mm×3mm×1800 mm的不锈钢管,管内为氯化铵的热过饱和溶液,管外加碳钢套管,通冷却水逆流冷却,传热管内安装自转椭圆斜齿平带.对传热管内安装自转椭圆斜齿塑料平带前后,进行传热系数和结垢层厚度的测量比较,结果表明:安装自转平带后,可以长期连续生产,并且比原先8 h的周期性停车清洗时提高传热效率63%左右;管内壁的结垢层厚度由5.4 mm下降到2 mm以下,自转平带不会损坏管内壁的保护膜,更不会磨损管内壁.     

塑料斜齿平带管内三维流动及强化传热的数值模拟

利用Fluent 6.2及辅助软件对传热管内置带旋流口的塑料椭圆斜齿平带的流体流动及强化传热进行了计算机三维数值模拟,分析并比较了光管与有内置椭圆斜齿塑料平带的情况下管内流速、湍流度以及对流传热系数的分布改善情况。结果表明：平带管内流体的流动是以螺旋流动为主的复杂的三维流动;由于平带的扰流作用,使得平带管内流速、湍流强度得到了很大程度的提高,有效抑制了管内壁污垢的沉积,强化了传热,平带管内侧的平均传热系数较光管提高了45%,平带所带来的管路压降在工程许可的范围内,适用于流速低于0.8 m•s^-1的换热器中。     

高效益的齿带在线连续自动清洗技术

电动式水冷机组冷凝器的管内冷却水流速较低,容易结垢,运行效率普遍低下。现有的流体动力塑料光滑扭带具有自动清洗和传热强化双重功能,又结构简单,但是传热强化功能低,自动清洗力矩弱。研究的高效益齿带在线连续自动清洗技术,比现有光滑扭带传热系数提高了171％;自转清洗力矩增大了75％～101％、能够在0．5m／s以上的较低流速下自动清洗管内的污垢;设备总阻力仍然在一般工程容许的范围内,对冷饮冷冻行业的节能增效具有很高的推广价值。     

管内插偏重式螺旋轮自转及对流传热特性

针对换热管内污垢在线清洗的难题,提出了管内插偏重式螺旋轮自动防除垢技术。理论分析了螺旋轮获得的自转动力矩,并通过实验研究其自转特性;进一步对管内插偏重式螺旋轮的对流传热特性进行实验研究,对比分析偏重因素对传热强化性能的影响。结果表明:在一正一反交替连接时螺旋轮获得的自转速度最大,更有利于螺旋轮的旋转;传热温差为7℃时,管内插螺旋轮的总传热系数比内插螺旋线、内插扭带时分别提高22.2%和12%;传热温差为15℃时,内插不同偏重式螺旋轮的总传热系数与光管相比分别提高89%和112%,与内插普通螺旋轮的传热系数相比分别提高12%和25%,但相应的沿程阻力损失随之增加。考虑传热和阻力两方面因素,对上述管内插物的综合性能进行比较,结果显示内插偏重式螺旋轮的综合性能最好。     

流体动力螺旋自动清洗除盐能力模拟试验研究

以冷却器结晶盐垢的自动、连续、清洗为目标进行模拟试验,在工业生产设备实际尺寸Φ38 mm×3 mm的不锈钢冷却管管内,流动饱和热溶液,管外采用冷却水冷却形成过饱和的结晶条件,对安装流体动力螺旋线与螺旋扭带分别进行实际物料的自动清洗效果模拟试验和流体阻力试验.试验结果表明:流体动力螺旋线与螺旋扭带都可以自动清洗结晶盐垢,使设备保持长期高效运行,但是螺旋线的效果更好;连续运行2 h以后,与空管相比的传热系数,安装螺旋线提高85%,安装螺旋扭带提高74%;并且,螺旋线的传热强化功能比螺旋扭带高8%,流体阻力比螺旋扭带的低6%.     

层流中脉动气流横掠平板强化传热

为研究脉动气流下等热流密度平面的换热特性,搭建了脉动气流强化传热实验台架,进行了不同雷诺数（Re=433～1733）的脉动气流下高温共烧陶瓷发热片组的换热实验研究,脉动气流的脉动频率f固定为30 Hz,脉动振幅prms固定为165 Pa。结果表明,在合适的脉动参数下（f=30 Hz, prms=165 Pa）,脉动气流有效地强化了等热流密度平面的换热性能,本文获得的强化换热效率介于9.7%和10.8%之间,随着雷诺数的增加轻微地线性增加。另外,结果揭示了在层流流动中,不管在稳定气流下还是在脉动气流下,等热流密度平面的换热性能都随着雷诺数的增加而线性地增加,但脉动气流下线性拟合的结果的斜率较大,为稳定气流下的斜率的1.26倍。最后,结果显示了在稳定气流中加入脉动分量能迅速增大换热面下游的温度水平,预示着脉动气流在强化传热的同时,也增强了气流内部的热传递。     

表面工程技术应用于蒸发器的防垢及沸腾传热强化的研究进展

对传统的表面工程技术和纳米表面工程技术在蒸发器等换热设备的防垢和沸腾传热强化方面的研究进展进行了综述。分析了采用磁控溅射、离子注入、化学复合镀、分子自组装等表面工程技术制得的低能表面,包括纳米涂层传热表面的防垢或强化沸腾传热的功效。认为应用表面工程技术的难点在于如何制备既能防垢又能强化沸腾传热的优良传热表面;高黏物系的污垢形成规律和表面抗垢机理研究,应用纳米表面工程技术进行防垢和强化沸腾传热研究是今后的重要研究方向。     

粗糙管换热器带自旋流的复合强化传热技术

介绍了粗糙管换热器中沿传热管轴向间隔分置旋流片的两区协同强化传热方法。旋流片使流体产生螺旋流,螺旋流在离开旋流片之后依靠自身的运动惯性保持一定距离的自旋流,对管道近壁区与中心区产生互动的协同传热强化。此外,该方法也可用于管间,除了对管间管束的机械支撑外,旋流片也可使管间流体产生自旋运动,实现壳程流体的两区协同传热强化。对现有工业系统的换热器技术升级、实现节能降耗意义重大。     

扭曲椭圆管强化传热研究进展及应用

扭曲椭圆管因结构简单、强化传热及阻垢性能优异,近年来成为被动强化传热领域研究热点之一。虽已有文献对扭曲椭圆管换热器技术进行了综述,但对扭曲椭圆管强化传热特性的归纳和工程应用研究脉络的梳理存在不足,本工作着眼于扭曲椭圆管内外传热及流阻性能研究、扭曲椭圆管换热器研发和工程应用两方面内容,概括了扭曲椭圆管(束)结构、工质、流动状态对传热性能及流阻特性的影响规律;回顾了扭曲椭圆管换热器工程应用案例,总结了有关扭曲椭圆管研究尚待完善之处,并对扭曲椭圆管强化传热研究的发展趋势进行展望,为深化扭曲椭圆管理论研究和工程实践提供指导和参考。     

基于超声技术的沉浸式换热器强化传热研究

针对沉浸式换热器管外强化传热的问题,采用振动壁面的方式向换热器内输入超声波,研究了超声外场对沉浸式换热器内的管外流动、空化现象以及传热强化的作用。超声作用在流体中能够产生空化现象和声流的传播。其空化作用使得邻近振动面的流体发生液气相变,在远离振子的区域发生微小气泡的膨胀,换热器管外流体区域的平均气体体积分数由未加载超声时的0.01302最大增至0.01359。声流现象使得换热器管外流体的流速具有和超声波相同的脉动变化特性,呈高低速相间分布流向换热器两侧,最低速度接近0,最高速度4.93 m·s^-1,平均流速由0.0248 m·s^-1增至0.102 m·s^-1,超声作用效果显著。在空化和声流的双重作用下,换热管外表面湍动能均值由2.090×10^-4 m²·s^-2增大至0.01847 m²·s^-2,表明换热管外表面流体受到扰动增强,换热管外表面对流传热系数由1634.533 W·m^-2·K^-1增大至2031.069 W·m^-2·K^-1,传热强化比率达24.26%。本研究对超声技术在沉浸式换热器内的应用具有重要意义。     

三相流闭式重力热管的强化传热

将三相流强化传热技术应用于重力热管,构建了三相流闭式重力热管系统.以水为工质,固含率(体积分数)、固体颗粒的种类、大小及加热功率等作为参数,研究并分析了三相流重力热管的传热性能.结果表明:在一定的条件下,三相流闭式重力热管具有一定的强化传热效果.随着加热功率的增加,等效对流传热系数增大.加入φ5.5 mm的聚甲醛颗粒时...