板式换热器传热特性的数值模拟研究

以工业广泛使用的板式换热器为研究对象,模拟了人字型波纹板片组成的冷热双流体通道的流动和换热,分析了板式换热器流道内的速度场、温度场和压力场,研究了波纹板片的几何参数对传热特性的影响规律。     

板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟

根据能量守恒和质量守恒定律,对板式蒸发式冷凝器中制冷剂、冷却水与空气之间的传热传质过程,建立了热质交换过程的二维数学模型,由此分析板式蒸发式冷凝器中冷却水温度、空气温度和空气含湿量等参数的分布规律,以及空气流速、干湿球温度、冷却水喷淋密度和冷凝温度对板式蒸发式冷凝器热流密度的影响,并将模拟结果通过实验进行了验证,两者之间的误差在10%以内。研究表明:板式蒸发式冷凝器的热流密度随进口空气流速的增加而增大,随湿球温度的升高而减小,几乎不受进口空气干球温度的影响;热流密度随着冷却水喷淋密度的增加逐渐增大,但增大至一定量后不再对热流密度有明显影响;冷凝温度越高,其热流密度越大。上述结论对板式蒸发式冷凝器的优化设计具有指导意义。     

肋板式吸附床传热性能的数值模拟

设计了新型肋板式结构吸附床,建立了吸附床在非第一类边界条件的三维传热传质数学模型.应用计算流体动力学中有限控制体积方法对吸附床内传热特性进行了模拟计算,并通过研究吸附床内温度随时间的动态变化,分析了换热流体参数和吸附剂导热系数变化对床层传热特性的影响.计算结果表明,吸附剂的导热系数,换热流体流速、温度对床层传热特性影响显著且肋板式吸附床传热效率高,吸附床内温度分布均匀.     

管壳式换热器强化传热的数值模拟分析

阐述了换热器管程强化传热强化管和管内插入物两种结构及其性能特点，并用场协同原理和数值模拟方法分析了其强化传热机理。模拟分析的结果为：光滑管内，速度矢量与温度矢量二者之间的夹角接近90℃，传热效果较差；在管内插入物情况下，两者之间的夹角小于90℃，流场和温度场的协同性更好，从而实现了强化传热。     

间接蒸发冷却板式换热器换热性能的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)方法建立了间接蒸发冷却板型换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型;对影响蒸发冷却换热器换热性能的主要因素进行了数值计算和预测;通过计算表明,换热器通道间距、空气的迎面风速,以及一次风的干球温度的变化对换热器效率有很大的影响;分析了不同参数时通道内流场、能量场以及换热器效率的变化.     

平翅片传热与流动特性的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent研究翅片管换热器的换热和压降特性。使用流固耦合准确确定翅片及管内外侧的传热边界条件，并利用场协同理论进行分析。将计算出的结果与试验结果进行比较。结果表明，数值模拟与实验结果吻合较好，数值计算可为换热器的结构优化和产品的研究开发提供依据。     

管壳式换热器流体与传热模拟分析

利用solidworks建立管壳式换热器的物理模型,并导入ANSYS 12.0中进行流体与热传导模拟分析。设置冷水和热水不同的入口速度,可得出热量的传递和分布规律、流动形态的不同。设置冷水和热水不同的温差,可得出不同温差条件下换热器内的温度分布和变化规律。对换热器结构优化和提高传热效率有一定的参考价值。     

表冷器传热传质的数值模拟及特性研究

表冷器是集中式中央空调系统中的主要的空气处理部件。在系统仿真过程中,能否有效的模拟表冷器,是建立集中式中央空调系统数学模型的关键。本文基于表冷器的传热传质过程建立了其数学模型,并对模型进行了求解,得出了多工况下表冷器的稳态及动态特性。结果显示,该模型在进行稳态和动态仿真时,都具有良好的的效果。表冷器具有良好的空气处理能力,其空气的出口状态受空气的进口空气状态和冷水的进口状态联合决定,但是冷水的影响要比空气的影响迅速而且影响程度深。     

不同强化管传热特性的数值模拟与实验研究

对横纹槽管、缩放管和螺旋槽管在夹套间进行了传热特性实验,研究了传热效率指标随雷诺数的变化规律.运用FLUENT软件,采用二维轴对称方法和k-ε模型对夹套间流体流动传热进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行对比.从场协同的角度研究了速度场与温度场夹角对传热膜系数的影响.     

低温脉动热管传热特性的数值模拟研究

近年来,脉动热管作为一种具有较高传热效率的传热元件被广泛研究,应用领域十分广泛。为了研究在低温区内各因素对脉动热管传热性能的影响,以液氮为工质,采用多相流VOF方法建立了弯头数为6的闭环脉动热管的三维数值求解模型,并对其进行数值模拟。结果表明,脉动热管进入稳定运行阶段后,管之间会形成相间分布的上升管和下降管,且在上升管中以塞状流居多,下降管中以泡状流居多;在较低加热功率时,脉动热管的热阻随充液率的增加而减少;对不同充液率,热阻随加热功率都是先减小而后增大,充液率的增加可以一定程度上降低倾角减小对传热热阻的影响。     

矿井回风换热器数值模拟

为了提高矿井回风换热器对热能的利用率,改善矿区冬夏季室内环境的舒适度,利用热湿传递的基本原理以及计算流体力学的基本理论,并运用Ansys Fluent连续相与离散相耦合模型对矿井回风换热器夏季热湿传递进行数值模拟,分析结果显示换热器内部空气的温度、速度分布和水滴出口温度与实测数据较吻合。该研究为优化设计矿井回风换热器模型提供理论依据。     

人字形波纹板式蒸发器数值模拟

本文根据两相流动换热理论,提出了一个板式换热器的稳态分布参数模型.在此模型基础上,利用分布参数法求解各控制方程,得出了制冷剂的温度、压力、气液相速度以及冷冻水温度、压力沿通道方向上的分布情况.此模型可用于分析换热器的整体性能,为板式换热器的优化设计、制冷系统的匹配提供依据.     

黑山露天矿爆破参数优化数值模拟研究

为了改善黑山露天煤矿爆破效果,减少大块率,针对具有较好完整性岩体及较坚硬岩性特征的2505及2520等平台的爆破参数进行优化,开展不同孔距、坡顶距对爆破效果影响的数值模拟研究.通过现场岩石取样,进行密度测试、单轴抗压强度测试、直剪试验、巴西劈裂试验测试岩石强度、弹性模量、泊松比,获得现场岩石的真实力学参数.基于岩石真实力学参数确定模拟参数,建立了2.5 m、3.0 m、3.5 m三种坡顶距工况与5.0 m、5.5 m、6.0 m三种孔距工况下的有限元分析模型,分别对比分析了岩体整体的爆破损伤范围及孔口、坡顶线、坡面三处单元的拉应力作用,确定了适合黑山露天矿2505及2520等平台的坡顶距为3.5 m及孔距为6m.通过爆破参数优化,有效改善了黑山露天煤矿爆破效果,提高了采矿施工效率3％以上.     

三角形波纹板式溶液热交换器传热特性研究

为了解三角形波纹板式溶液热交换器的传热特性，通过对其物理数学模型的求解，并与平板式溶液热交换器相对比，得到了三角形波纹板式溶液热交换器的流动、传热特性以及不同溶液流速对其传热性能的影响。研究三角形波纹板式溶液热交换器的波纹形状对其流动、传热性能的影响，得到波纹长度、波纹夹角与换热器的传热系数、换热器内流体压降的关系，其结果可为溶液热交换器的设计与优化提供依据与理论指导。     

超流氦低温系统板式换热器的设计与优化

负压换热器是超流氦低温系统的关键部件。通过设计和优化，将板式换热器应用于液氦温区。采用分布参数微元法建立了变物性参数换热器传热模型，基于该模型编写了板式换热器的设计与校核计算程序。以换热器效能、负压侧压降和换热器体积为目标进行了量纲分析，确定了人字波纹板片的优化参数。随后采用NSGA-Ⅱ算法进行了多目标优化，以换热器体积最小为前提做出了板式换热器选型。最终得到了三种优化后的设计方案，研制了板式换热器样机。通过分析换热器性能随热流体流道数的变化规律，解释了换热器设计效能偏高的原因。     

基于流动和传热引起的熵产对螺旋板式换热器的多目标优化

应用遗传算法,在传热量一定的约束条件下,以螺旋板换热器尺寸参数为优化变量,流体的传热和阻力引起的熵产为目标函数,进行多目标优化,并得出pareto前沿图,最后对pareto前沿解域进行TOPSIS决策,选出最优解。然后对比多目标、单目标优化下,螺旋板换热器的换热面积和压降。结果表明,传热量不变的条件下,多目标优化相较于以压降熵产为单一目标的优化压降降低8.4%,换热面积减少58.3%;相较于以传热熵产为单一目标的优化,压降降低45.76%,换热面积减少25.5%。     

圆柱型翅片管换热器变工况传热性能模拟与分析

基于分排参数模型,本文建立了圆柱型翅片管换热器的性能仿真计算模型,对换热器的传热性能进行计算,并进行实验验证。结果表明:换热量的平均相对误差最大,为6.31%;出风干球温度的平均相对误差最小,为0.61%。计算所得各性能参数与实验值吻合良好。根据仿真模型,对不同制冷工况下的换热器进行计算,研究了循环风量、水质量流量、进风干球温度以及进水温度的变化对换热性能的影响。分析换热器的变工况特性可预测其非设计工况下的换热性能,并为换热器的运行工况调节提供依据。     

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟Ⅰ.传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟,研究了硅单晶Czochral-ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性.假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,熔体为不可压缩流体,Cz炉外壁温度维持恒定,模拟结果表明:熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关,设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型.     

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟I．传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟，研究了硅单晶Czochral—ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流，熔体为不可压缩流体，Cz炉外壁温度维持恒定，模拟结果表明：熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关，设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型．     

液氮-水相变传热传质特性分析及数值模拟

研究低温液体水下直接排放的传热传质问题,分析在常压和超临界压力下,低温液体与水的传热传质过程特性,建立相应的数理模型,采用Fluent软件进行数值模拟,得出不同排放条件下低温液体的生存距离和温度场及浓度场.模型的计算结果可为低温液体排放装置的设计提供依据.