基于广义原理的对流换热热阻计算方法及检验

使用积耗散与广义热阻原理分析对流换热中耗散与广义换热温差间的关系, 提出了控制体内三种广义热阻值计算方法的表达形式, 并在二维平行通道层流换热中进行检验, 与传统热阻计算方法作比较后发现传统的表面传热系数不能准确体现研究区域内的热导（阻）能力, 三种广义热阻计算方法的表达形式相互吻合, 结果一致, 且对流换热退化为热传导时与定义式和热传导计算结果统一, 表明是可靠的对流热阻计算方法; 使用该方法研究二维平行通道内入口段的对流换热, 发现广义热阻值的普遍趋势是随流动发展热阻增大, 符合对流换热的基本理念, 定义式热阻则表现变化很大, 受温差与壁面热流量影响明显; 检验中发现了广义式热阻与定义式热阻的差异是由于定义式热阻为简化表达导致。     

轮胎表面对流换热系数的参数研究

如果使用式(12)测定换热系数值，则隐含测试者已假设测试装置处于热平衡之中。由于橡胶平板比我们的测试装置中的其他元件有更大的热惯性，因此达到上述热平衡状态所需的时间必须加以考虑。因此作为第二步的校准工作，我们测定     

横掠螺旋翅片管管束对流换热的试验研究

本文在考虑影响气体横掠螺旋翅片管管束的对流换热的诸因素的基础上,使用两相闭式热虹管为传热元件,根据等雷诺数法的原则,通过试验及数据处理,对传热特性和阻力特性进行了分析和研究,并提出相应的数学准则式,这些公式可为设计提供依据。     

化工领域中对流传热系数α的计算

对流传热是热传递的三种基本方式之一,化学工程中的对流传热并非单纯对流而是流体流过固体表面时发生的对流和传导联合作用的传热过程。描述对流传热速率的方程式形式简单,所有问题集中在对流传热系数α中。因此对流传热系数α的计算是对流传热过程的关键。     

微注塑成型充模流动中的对流换热行为

微注塑成型中,由于尺度效应,使聚合物熔体与微模具型腔壁面间的对流换热行为与常规注塑成型不同,其对流传热系数亦发生了明显变化。通过采用微型注塑机、温度传感器和微模具等组成的对流换热实验装置,对PP、POM和ABS聚合物熔体,以不同的注射速度填充厚度尺寸为0.510、0.420、0.325 mm,表面粗糙度分别为Ra0.062、0.393、0.695 μm微型腔时的模具温度分布进行测量,获得了模具的热通量,进而求得熔体与型腔壁面间的对流传热系数。结果表明,微尺度下实验聚合物熔体与型腔壁面间的对流传热系数,均随注射速度和型腔表面粗糙度值的增加以及型腔厚度尺寸的减小而明显增大;但聚合物材料性能不同时,其对流传热系数差别也较大。     

顺排椭圆管束的对流换热及流阻特性

对空气横掠顺排椭圆管束的换热及流阻特性进行了实验研究。讨论了放热系数沿管束纵向及横向的分布规律以及平均阻力系数随管束总排数的变化关系。给出了计算顺排椭圆管束放热系数及阻力的实验关联式。实验结果表明，顺排椭圆管束的管外放热系数略低于相应的叉排椭圆管束及圆管管束，但前者的阻力却比后两者低得多。     

混合纳米流体的对流换热及热经济性研究进展

综述了混合纳米流体在换热器中的对流换热及热经济性的研究现状。介绍了对流换热性能参数(总传热系数、对流换热系数、Nu数)的影响因素及变化机理。对混合纳米流体在换热器应用中的热经济性(热效率、熵产、火用损失、第二定律效率)进行了分析。     

换热网络综合的广义析取规划模型及求解方法

提出了针对通用换热网络综合(HENS)的广义析取规划(GDP)模型。广义析取规划模型通过引入逻辑变量代替0-1整形变量,使用析取式实现约束的分支选择。相比于传统MINLP模型,换热网络综合的广义析取模型具有以下优点:(1)条件建模的直观性;(2)通过对约束的动态选择,在减少冗余约束的同时更消去了不存在单元所带来的非线性费用计算模块,从而大大降低NLP子问题的求解复杂度,使求解更简单。另外,提出了一种混杂算法用来求解换热网络算例的广义析取规划模型。在外层使用启发式算法搜索最优结构,在内层调用确定型算法求解非线性规划子问题。结果表明,GDP模型无论在简洁性还是易求解性上都优于传统MINLP模型,可以有效地求解通用换热网络的综合问题。     

横掠钉头管对流换热的实验研究

利用热质比拟原理及萘升华技术,对横掠钉头管的对流换热进行了实验研究。对管面上及钉头上的放热系数分别进行了测量,并对其做了比较。最后给出了计算钉头管平均放热的实验关联式。     

基于全息术的水平偏置椭圆管自然对流换热

采用全息术实验研究水平偏置椭圆管层流自然对流换热,分析了长轴从水平方向到竖直方向不同角度的换热规律,记录了无限大空间水平椭圆管偏置角为0°~90°的干涉图,通过反演椭圆管周围的温度场得到了椭圆管表面的局部和平均Nusselt数。实验结果表明,长轴从水平位置偏置到竖直位置时,换热逐渐增强;长轴位于水平位置和竖直位置时,换热最小值均位于椭圆管上方,最大值则位于椭圆管长轴附近。研究结果与文献中已有的数值和实验结果吻合较好,可为今后热管换热器的设计提供优化方向,也可为工程应用提供检测方法。     

基于低Reynolds数k-ε模型的超临界流体对流换热的快速计算模型

基于边界层理论,针对管内变物性湍流流动,建立了一种简单的数值模型,对超临界压力下水在直管内的湍流强制对流换热进行了数值研究。计算结果与实验数据比较表明,该数值模型不仅能正确地反映超临界工况下压力、质量流速和壁面热通量等参数对传热系数的影响,而且整个计算过程简洁而高效;计算中分别应用了两种均由Jones和Launder提出的低Reynolds数k-ε湍流模型(JL模型),发现JL1模型(c_1=1.55)适用于常物性管流,但在模拟超临界工况时计算值比实验值偏低很多;JL2模型(c_1=1.45)明显高估了常物性管流的传热系数,但在模拟超临界工况时在大部分参数范围内有着良好的预测精度。     

施工条件下CO2泡沫压裂液的对流换热特性

引　言水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术 ,在开发低渗透率油气田中压裂起到了关键性的作用 ,本来没有工业价值的油气田经压裂后可变为有相当储量及相当开发规模的大油气田 .在影响压裂成败的诸因素中重要的是压裂液及其性能 ,对于大型压裂 ,这个因素就更为突出 .压裂液的类型及其性能对能否造出一条足够尺寸的、有足够导流能力的裂缝有着重要的影响泡沫作为压裂液在 2 0世纪 70年代初获得广泛应用 ,通常为气体 (CO2 或N2 )与压裂液 (如水基聚合物羟丙基胍胶等 )的两相混合物 .由于它具有油层伤害低、返排能力强、滤失量小、用液效率高、黏度适当、携砂能力强等特点 ,在压裂液体系中占据了相当重要的地位 .目前在国外 ,泡沫压裂液占整个压裂液体系的 30 %～ 5 0 %压裂液的流变特性如表观黏度、流变参数、热稳定性、剪切稳定性等对于携砂能力、造缝能力以及管流压降的预测具有决定性的作用 ,将直接影响到压裂参数的选择、压裂效果的评估 .对CO2 泡沫压裂液流变特性的研究参见作者的另一文献[1] ,在此不作说明 .在影响压裂液流变特性的诸多因素中温度的影响巨大 ,而在泵注过程或裂缝中泡沫流体不断和地层岩石间进行...     

基于M-L湍流模型的浮空器强迫对流换热

外表面强迫对流换热是影响临近空间浮空器热控的重要因素,而流体的流动状态对强迫对流换热具有十分重要的影响。目前对浮空器外表面强迫对流换热的仿真研究多采用雷诺时均方程,将流动作为全湍流进行计算,且并未考虑转捩现象的影响。为了研究转捩现象对强迫对流换热的影响,首先通过在Reynolds数为1.14×10⁶情况下采用M-L转捩模型球体浮空器绕流得到的结果与实验结果以及采用Shear Stress Transfer（SST）k-ω、k-ε模型模拟结果进行对比分析,验证了M-L转捩模型在模拟球体浮空器强迫对流换热时的优越性。在验证数值模拟方法的基础上,分析了Reynolds数对球体浮空器强迫对流换热的影响。基于数值模拟得到的结果,在Reynolds数为10⁶～10⁸的范围内,拟合得到了球体浮空器强迫对流换热关系式。     

基于最小方差的对流换热准则式非线性回归算法及检验

目前换热器测试中的回归方法对测量过程和测试对象的要求仍有很多限制条件,对于换热管形状复杂的新型换热设备进行回归时,这些限制使获得准则方程式更加困难,测量周期增加.通过提出一种新的回归算法,以最小方差作为回归条件直接得到固定侧表面传热系数以及改变侧准则方程式,避免了Wilson法及等流速法等需要的限制条件.该方法仅依赖于对流换热两侧的热阻串联关系,得到的准则式与两侧流体工质、通道形态及流动状态是否相同均没有关系,降低了得到准则方程式的条件并简化测量过程,且与国家标准要求的测试条件对应.发展了使用二分法进行非线性回归得到准则方程式的算法,通过生成并使用模拟数据检验表明算法是准确可行的,使用实验数据求解得到的固定侧表面传热系数和流动侧准则方程指数也在合理的范围内.     

对流换热场协同的散度效应

场协同原理是基于稳态时层流热边界层的积分方程得到的,其正确性已得到了实验及数值验证。但目前尚缺乏从普遍意义上对场协同角的不同范围与附加当量源性质之间的关系,及其对换热过程产生强化或弱化的内在机理进行理论描述,而这些对于应用场协同原理进行传热过程控制是至关重要的。本文通过建立描述对流换热过程的总热通量矢量的散度方程,给出了具有普适性的场协同原理的理论分析方法。结果表明,场协同的程度导致了散度的变化,而由于散度表征了区域内的源与区域边界上流的关系,所以分析场协同角在不同的变化范围时的散度效应,可以得到区域内附加当量源的性质,以及区域边界上总热通量矢量大小及方向的变化情况,从而说明流体流动换热过程被强化或弱化的原因。     

离心流化床中强制对流换热的实验研究

对离心流化床干燥器中气体与被干燥颗粒物料之间的强制对流换热进行了实验研究,获得了各主要运行参数对气固换热系数的影响规律,并利用场协同原理分析了对流换热强化的机理. 实验证明,在一定转速范围内,在气流速度方向和热流方向（温度梯度方向）一致时,换热的准则关联式具有Nu＝CRePr的形式. 获得了满足Nu～RePr呈直线关系的Pe(Pe=RePr)数变化范围和临界Pe数,当Pe数大于临界值后,离心流化床中对流换热强度随Pe数增加而增大的趋势会明显减缓并偏离线性区.     

水平微翅管内环状流两相强制对流蒸发换热的计算模型

对水平微翅管内的环状流流动和换热特性进行了分析.考虑微翅管内环状流液膜中的扰动和二次流的作用,借用粗糙管速度分布和摩擦相似函数建立了水平微翅管内环状流两相强制对流蒸发换热系数的预测模型.理论计算值与实验数据相比较,结果较令人满意.     

螺旋板式换热器气-液换热时流阻及传热计算

提出了螺旋板式换热器用于气-液热交换时的流动阻力以及传热设计的计算方法。螺旋板的设计采用不等间距、气体轴向流动、液体螺旋流动。文中描述了随介质参数的改变,换热器结构的相应变化。结构设计通过迭代计算而达优化目的,设计计算具有通用性。结果表明,与其它形式换热器相比,其传热系数高,流动阻力小。     

螺旋板式换热器气－液换热时流阻及传热计算

提出了螺旋板式换热器用于气－液热交换时的流动阻力以及传热设计的计算方法。螺旋板的设计采用不等间距、气体轴向流动、液体螺旋流动。文中描述了随介质参数的改变，换热器结构的相应变化。结构设计通过迭代计算而达优化目的，设计计算具有通用性。结果表明，与其它形式换热器相比，其传热系数高，流动阻力小。     

污垢对管内层流对流换热场协同影响的数值研究

利用数值分析的方法,研究了污垢对管内层流对流换热速度场、温度场及它们之间协同度的影响。结果表明,在流速不变的情况下,污垢层厚度增加,管壁的对流换热系数增大,流场和温度场的协同性增强,但总传热效果变差。