螺旋折流板换热器的总换热系数和压降的研究

通过试验,在不同的流量下,对30°、40°螺旋折流板换热器与相应的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和压降性能的对比。得出螺旋折流板结构的螺旋流动强化了传热,减小了壳程阻力。与相应的弓型折流板相比,螺旋折流板换热器的最大特点是单位压降下的壳程换热系数高,且40°螺旋折流板换热器传热效果更好。     

铝制双波纹板束传热与流动的数值模拟和试验研究

本文利用FLUENT软件对一种用于气-气换热的铝制全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟。分别模拟了304不锈钢制和5052铝合金制双波纹板束模型在不同流速下的传热情况,进行对比分析;对提出的优化模型即"1/4周期平行叠放"模型在不同流速下的传热情况进行数值模拟,并与对顶模型对比。同时对铝制双波纹板式换热器进行传热试验,验证数值模拟的合理性。研究结果表明:5052铝合金可以替代不锈钢作为板式换热器板片的制造材料,以节约制造成本、减轻换热器质量;"1/4周期平行叠放"模型可以增加对冷热介质流动的扰动程度,增大流体湍流强度;其换热系数是热侧对顶模型板束的1.35倍,热侧压降是其1.4倍。     

椭圆管管壳式换热器壳程传热性能的试验研究

通过试验方法对椭圆管换热器与螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和压降的研究,同时进行了壳程传热性能和压降的对比。从试验数据处理中得出,椭圆管换热器的传热系数虽然不高于采用圆管作为换热管的螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热系数,但其单位压降下的壳程传热系数却远远高于螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器单位压降下的壳程传热系数。     

新型板式换热器导流区特性的数值模拟及场协同分析

增大总传热系数和减小压降是当前研究改善板式换热器性能主要关注的两个方向。为分析导流区结构对板式换热器传热、压降以及场协同关系的影响效果,建立两种板式换热器计算模型。利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件对两种板式换热器模型内流体不同工况下的流动和传热特性进行数值模拟,对比分析了两种模型流道内的速度场、温度场和压力场以及各场间协同性,并利用强化换热综合性能指数(Performance evaluation criteria,PEC)进行评价。结果表明:新型导流区使板式换热器板间流体的速度场与温度场分布更均匀,压降阻力减少,其综合性能更优。同时,场协同理论分析也表明,新型导流区改善了速度与压力场的协同关系。该新型板式换热器导流区设计对于提高板式换热器性能具有指导意义。     

低压降高效换热器复合强化传热试验研究

大小孔折流板与圆弧波纹管都是近几年提出的降低换热器壳程压降和提高传热效果的结构元件。针对大小孔折流板和圆弧波纹管的特点,提出了将两者相结合的低压降高效换热器,并试验研究该换热器的流动和传热性能。结果表明,换热器具有较低的壳程压降和良好综合传热能力。与光管的普通弓形折流板换热器相比,相同流量下,大孔直径为φ26mm的圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的壳程板间压降可降低64％,虽然孔径较大时壳程膜传热系数有所下降,但总传热系数有明显提高。若以单位压降的传热系数来评判,圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的强化传热性能要远高于普通弓形折流板换热器,最高值可达普通弓形折流板换热器的2．87倍。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。     

板壳式换热器壳程传热性能分析

针对一种波纹板式换热器,改变其板束放置方式和折流板切口方向建立4种不同结构实验模型。利用Fluent分析壳程流体传热性能,得出板束竖直放置—折流板水平切口模型换热器压降ΔP最小;忽略压降损失时板束竖直放置—折流板垂直切口模型换热器的对流传热系数ho最高;在综合考虑的情况下,前者ho/ΔP最高,传热性能比其他模型增高40%以上,该实验对同类产品设计研究可提供理论参考。     

开孔形状对大小孔折流板换热器性能影响的研究

为了改善传统弓形折流板换热器换热效率较低、压降损失大等传热状况,在大小孔折流板换热器开孔面积相同的条件下,建立了大孔形状分别为圆形、正方形和三角形的数值分析模型,应用CFD技术对大小孔折流板换热器的流动和传热规律进行了研究,得出了大孔形状对换热器壳程传热系数和压降的影响。     

开孔折流板对列管式换热器传热性能的影响研究

针对由传统弓形折流板结构带来的壳程流动死区,从而引起的流动阻力大、传热效率低等问题,本文对折流板进行开孔,通过数值模拟的方法研究开孔折流板结构对列管式翅片换热器壳侧流体流动、传热及阻力性能的影响。研究发现,折流板开孔后,壳程流动死区明显减小,壳程传热系数及压降同比开孔前降低了;综合换热性能同比开孔前提升了。壳程压降随开孔率及板间距的增大而减小,壳程努塞尔数Nu随板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现,开孔率x=0.229、折流板间距H=85 mm的列管式换热器综合传热性能最佳。     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h,壳程总压降Δp以及单位压力损失下的传热系数h/Δp作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降Δp以及h/Δp随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明:随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h/Δp减小;在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h/Δp,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度,可提高换热器的换热性能。     

新型人字形组合板式换热器及导流区的数值模拟

基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,运用SOLIDWORKS三维建模软件和FLUENT软件对一种新型人字形组合板式换热器及四种新型导流区进行研究。分析了不同设计参数的新型人字形组合板式换热器换热系数和压降,得到优化后的设计参数;从流型、压降、出口流体均匀分配程度等方面对市面上常见的2种导流区进行分析,在此基础上提出4种新型导流区,通过数值模拟研究其导流效果。结果发现:新型人字形组合板式换热器J型板较市面上常见的M型板的综合性能更优。当组合板中大波纹倾角板片(②板片)的倾角为60°,波纹截距为18 mm、16 mm或者14 mm中某一值时,随着组合板中小波纹倾角板片(①板片)波纹倾角增大,无论是冷流体还是热流体,表面传热系数和压降均增大。当①板片的波纹倾角为30°或40°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响不大;当1板片的波纹倾角为50°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响较大。导流区的设计对流体分布情况起主要影响作用。市面上常见的某种常规型导流区导流效果差,压降大,某公司M系列巧克力块型的导流区导流效果较好,压降小。4种新型导流区比常规型导流区的导流效果更好,压降介于常规型和巧克力块型之间,其中新型导流区Ⅲ的导流效果最好,压降很小。     

沉浸竖板式浴室热泵换热器的研究

针对普通的浴室热泵换热器存在易堵塞、维护复杂等问题,开发了一种沉浸竖板式换热器,介绍了其结构、工作原理和特性参数方程,并针对关键要素对传热量和压降的影响规律进行计算分析,对换热器的传热系数、换热器操作参数和热泵性能指标的变化规律进行了试验研究,理论分析和试验结果对该浴室热泵换热器的设计和调控均具有较好的参考价值。     

泡沫金属填充板式换热器的传热特性研究

以空气为介质对泡沫金属填充板式换热器的综合性能进行了试验研究,主要研究了不同孔密度的泡沫金属填充板式换热器的传热效率及压力损失。结果表明:对于以空气为介质的板式换热器,填充泡沫金属后,在较小的压力损失下传热效率得到显著提高,压力损失随孔密度的增大而增大。研究结果对设计制造轻型紧凑的高效换热器有工程实用价值。     

扭曲管管内传热及流动特性数值模拟

扭曲管是应用于制冷行业中新型管壳式换热器的高效换热管,强化了管内传热,壳程不设折流板以降低壳程流阻。本文通过数值模拟研究了扭曲管管内传热及流动特性。通过建立不同规格的扭曲管物理模型,得出扭曲管的扭曲程度S/de越小、截面压扁程度Ai/Bi越大,扭曲管的强化传热性能就越好,但是同时流阻也会增大;反之则相反。     

板式换热器在复叠式低温装置中的应用研究

根据板式换热器的特点，结合低温工况下传热和流动阻力计算结果，提出了板式换热器作为低温蒸发器应用需要解决的一些技术难点，并通过试验分析，证实了其应用的合理性。     

壳程螺旋扭片强化传热试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对壳程插入不同节距及开孔的螺旋扭片管束和纯光管管束换热器进行了壳程传热及流阻对比试验,分析了螺旋扭片对壳程传热性能的影响。结果表明,螺旋扭片的节距和开孔对壳程传热性能均有较大影响,但对壳程阻力影响不大;试验范围内,当8000Reo17000时,L=140 mm,d=0的螺旋扭片管束换热器综合性能最好。     

新型纵向流油冷却器传热性能及压降的试验研究

对两种不同角度的螺纹翅片管,分别在螺旋折流板及新型壳程挡板支撑下的3种结构的油冷却器进行了传热与阻力性能试验,结果表明,翅片角为5°的螺纹翅片管的传热性能比翅片角为13.5°的螺纹翅片管提高10%～30%,而流动阻力相差很小。对于同角度的螺纹翅片管油冷却器,新型阻流片壳程挡板虽然传热效果不及螺旋折流板,但是其壳程压降较螺旋折流板降低30%～40%,且单位压降下的热交换量提高10%～40%,这种结构对于大流量、长径比大且对壳程压降要求较高的油冷却器有一定的研究意义。