板翅换热器导流结构非线性映射与性能多目标优化

板翅式换热器入口位置纵向方向上的流体分布不均匀问题影响不同层之间流体传热。目前已有的导流结构采用试验方式确定部分参数,缺乏对导流结构参数优化。本文提出板翅换热器导流结构多目标优化分析方法,分别考虑导流结构中孔径、孔数、流体流速、板翅式换热器入口直径、导流结构在换热器入口处的位置、孔的间距等影响换热器入口处流体均匀分布的因素,构建导流结构压强与单位时间换热量的多目标优化数学模型。采用正交试验方法选择不同参数组合建立仿真试验模型,根据试验结果推导导流结构非线性映射方程,以BP神经网络与遗传算法相结合的方式对导流结构尺寸进行优化分析,得到导流结构多目标优化结果。采用Fluent数值模拟板翅式换热器导流结构参数优化前后流体均匀分布情况,通过对比无导流结构板翅换热器可以看出,对导流结构进行优化可以明显改善流体在换热器各层流道中的流动均匀性,提高换热量,强化换热器的传热性能。     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

镓铟锡合金—航空煤油U型套管换热器的传热特性研究

以液态镓铟锡合金作为冷却剂的换热方案有可能成为解决发动机燃烧室壁面温度过高的优良方案。液态镓铟锡合金在吸收燃烧室壁面的热量后需通过换热器将热量传递给飞机上的燃油，燃油在换热过程中伴随着裂解反应。对镓铟锡合金-航空煤油U型套管换热器内航空煤油的裂解与换热特性过程进行研究。研究结果表明：与不考虑裂解反应相比，考虑裂解反应的换热过程的热侧流体出口温度降低了14.39K，冷侧流体出口温度降低了5.85K，传热量增加了28.9W。其出口温度降低，同时传热量增加是由于裂解反应提供的额外的化学热沉。RP-3入口温度、RP-3入口流量、镓铟锡合金入口温度、镓铟锡合金入口流量对两侧流体的出口温度和传热量均有显著的影响。RP-3流量增加的情况下裂解反应对传热起增强作用；镓铟锡合金流量增加时，裂解反应对传热起恶化作用。裂解反应引起的传热强化与恶化相伴相随。与此同时发现换热器内高流速流体区域沿着流动方向逐渐向管外侧偏移，管内温度分层现象显著，流场分布的不均性明显。     

探讨螺旋板换热器的传热计算

本文讨论了在传热计算中螺旋板换热器与单壳程、单管程列管式换热器的差异。螺旋板换热器的传热计算在以往采用了与列管式换热器相同的方法，从对数平均温度差△tm的计算式可知，其中作了某种假设，一是传热只在某些流道间进行，一是热流体两侧的冷流体的温度相等，这与实际不符。考虑到螺旋板换热器本身的特点，由于热流体所在流道的内外两侧实际上存在传热，而且两侧流体的温度并不相同，在传热计算中应予考虑。本文从微积分着手，导出了一种新的计算方法。     

换热器进口管箱流场的数值分析与应用

采用计算流体力学方法，对管壳式换热器进口管箱内流场进行数值分析，模拟结果清晰地显示出管箱内流体流动状况，可用于分析管子与管板连接接头发生冲蚀和泄漏，以及不同区域的管子换热强度不同的原因。应用数值分析方法提出了锥形导流筒结构，明显地改善了管箱内流体流动和压力分布的均匀性，有利于提高换热器的总传热性能。     

并流多通道进出口管壳式换热器壳程传热性能比较

对一种新型并流多通道进出口结构的壳程轴流管壳式换热器壳程局部传热性能进行实验研究,在有分布挡板与无分布挡板的情况下,分别对进口段局部努塞尔数Nu的分布、局部平均Nu的分布、以及换热器整体的传热和阻力性能进行了比较与分析。研究结果揭示了壳程进口段的局部表面Nu的分布规律,并给出了合理的机理分析。结果表明,分布挡板不但能够有效促进壳程流场和局部Nu的均匀分布,而且能够提高整体传热性能,且阻力增加较小。     

列管换热器捷算线图

化工传热计算主要有两类:一类是设计计算,即根据生产要求的热负荷,确定换热器的传热面积;另一类是校核计算,即计算给定换热器的传热量、流体的流量或温度等。对前一类的计算,通常采用平均温度差法。计算中由     

旋转式换热器换热效果的数值模拟研究

通过流体力学计算的方法,对一种新型的旋转式换热器进行了强化传热效果的模拟计算。计算结果表明,对比于静止情况,使用该新型旋转换热器可有效增强换热效果;总传热系数随着转速的增加而增加;但增强效果随着换热器内流体表观流速的增加而减弱。旋转式换热器强化传热的机理在于旋转消弱了壁面两侧冷热流体的速度边界层及温度边界层。     

冷却水参数对钠钾合金热管传热性能影响

冷却水参数对钠钾合金热管传热性能有重要影响,通过改变不同冷却水流量和冷却水温度,研究了冷却水参数对钠钾合金热管传热性能的影响规律。实验结果表明,钠钾合金热管运行于较低冷却水流量（4~18 ml·s^-1）的冷却条件时,流量对热管冷凝段外壁面的温度影响很大,而当热管运行于较高冷却水流量的冷却条件时,冷却水流量对热管外壁面温度影响较小。整体而言,增大冷却水流量可以有效地提高钠钾合金热管的传热量及其传热性能。当热管运行于较大冷却水流量的冷却条件时,冷却水温度的变化对热管传热性能影响较小。     

管壳式换热器壳程流动和传热的三维数值模拟

提出了一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法 .用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应 ,通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程 ,得到壳程流动和换热的分布 .用该方法对一实验换热器进行了流动和传热的模拟 ,计算结果和实验结果吻合良好 .     

Design and optimization of heat exchangers with helical baffles

The hydrodynamics and heat transfer characteristics of a heat exchanger with single-helical baffles are studied experimentally as well as numerically. A heat exchanger with two-layer helical baffles is designed by using computational fluid dynamics (CFD) method. The comparisons of the performance of three heat exchangers with single-segment baffles, single-helical baffles and two-layer helical baffles, respectively, are presented in the paper. The experiment is carried out in counter-current flow pattern with hot oil in shell side and cold water in tube side. Overall heat transfer coefficients are calculated and heat transfer coefficients of shell side are determined by Wilson plots technique. It shows that the heat exchangers with helical baffles have higher heat transfer coefficient to the same pressure drop than that of the heat exchanger with segmental baffles based on the present numerical results, and the configuration of the two-layer helical baffles has better integrated performance than that of the single-helical baffles.     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比。在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2—2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右。采用计算流体力学软件F luent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟。结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热。对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%。     

Second‐Law Based Thermodynamic Analysis of a Novel Heat Exchanger

In the present investigation, second‐law based thermodynamics analysis was applied to a new heat exchanger with helical baffles. The helical baffles are designed as quadrant ellipses and each baffle occupies one quadrant of the cross‐section of the shell side. Experimental tests were carried out with cold water in the tube side with a constant flow rate, and hot oil on the shell side with flow rate range from 4–24 m³/h. The temperatures and pressures for the inlet and outlet of both sides were measured. The heat transfer, pressure drop, entropy generation, and exergy loss of the new heat exchanger were investigated and compared with the results for a conventional shell‐and‐tube heat exchanger with segmental baffles. The computed results indicated that both the entropy generation number and exergy losses of the new heat exchanger design are lower than those of the heat exchanger with segmental baffles, which means that the novel heat exchanger has a higher efficiency than the heat exchanger with segmental baffles, from the second‐law based thermodynamics viewpoint.     

型板换热器的传热性能和阻力降特性研究

研究一种新型高效型板换热器 ,对型板换热器的传热特性及阻力降性能等进行了实验研究。通过研究发现 ,型板换热器的传热系数比列管式换热器的传热系数高 5 0 %～ 10 0 % ,阻力降值比传统的列管式换热器低 ,与型板内流体流速的 1 4 4次方成正比     

Flow and heat transfer characteristics of finned tube with internal and external fins in air cooler for waste heat recovery of gas-fired boiler system

In this present study, attempts were made to investigate the flow and heat transfer characteristics of finned tube with internal fins and external fins by experiment and numerical simulation. The test finned tube was installed in a single smooth tube and formed a shell-and-tube heat exchanger. The experiments were conducted in heat transfer test system with hot air in the tube side and cold air in the shell side. Overall heat transfer coefficients were calculated and heat transfer coefficients in the tube side were determined. Three-dimension computation was performed to predict the flow and heat transfer performance in the finned tube. The effects of external fin height and pitch of the finned tube on shell-side flow and heat transfer were studied by numerical simulation. The numerical results agree well with the measurements. The maximum differences between the present numerical results and the experimental data are approximately 6.9% for heat transfer coefficient and 4.7% for friction factor, respectively. The velocity and temperature fields are obtained to discern the mechanisms of heat transfer enhancement. Numerical results indicate that the steady and spatially periodic growth and disruption of vortices occur in external fin to fin region.     

翅片板式传热器双流道传热与流动数值模拟

焊接型板式传热器的紧凑性好、质量轻、传热性能好、初始成本低等优越性已越来越被人们所认识,因此人们纷纷对板式传热器内流动状态和传热机理展开研究。鉴于此,本文运用数值模拟软件Fluent对全焊接翅片板式传热器双流道进行模拟,在此基础上又进行了实验研究及实验数据与数值模拟的对比分析,得出不同结构参数和操作参数下翅片的传热系数和压力降,并分析翅片高度和翅片间距对翅片传热性能与流动阻力的影响。结果表明：①固定冷侧的入口速度和温度,热侧的传热系数和压降随之热侧入口速度增加而增大;②板间距一定时,翅片高度并非越高传热性能越好;③翅片间距越小,传热性能越好。     

国产循环换热分离器在费托合成单元的应用

针对进口循环换热分离器投资高、维护周期长等问题,开发了国产循环换热分离器。介绍了国产循环换热分离器的结构和工作原理。对该循环换热分离器在宁煤400万t/a煤炭间接液化示范项目中的应用情况进行了工业运行考核,并与进口循环换热分离器的性能进行了对比,结果表明:在实际油气量101%工况下,国产循环换热分离器传热系数691.4 W/(m^2·K),有效传热温差47.8℃,压降80 kPa,均优于设计指标;国产循环换热分离器热侧和冷侧温差较高,热侧压差较低,在传热、阻力降等方面优于进口设备。     

用颗粒热传递模型计算旋转列管干燥机的传热系数

采用基于移动加热板的颗粒热传递模型计算大型旋转列管干燥机的传热系数。在料床完全混合的简化假设下 ,按物料在干燥机内的实际干燥过程分段计算各段的传热系数及整机总传热系数 ,其结果与干燥机的实际运行情况基本相符。     

双波纹板管式换热器流场的数值模拟

介绍了一种用于气气交换的错流式双波纹板管式换热器,它具有单位体积换热面积大,结构紧凑、稳定性好以及换热系数高等特点.运用Fluent软件.对不同尺寸的双波纹板管式换热器的流场进行了模拟,经过分析对比得到换热效果最佳时双波纹板片的形状.研究结果表明,换热板片上双波纹的波幅、周期和板间距决定了板式换热器的换热效果和压降等.     

内冷式刮膜薄膜蒸发器的传热性能研究

在内冷式刮膜薄膜蒸发器中试装置上以粘性流体甘油为物料进行传热性能研究 ,发现刮膜薄膜蒸发时夹套导热油侧传热系数为液膜侧传热系数的 1.5～ 2 .0倍 ,传热热阻主要在液膜侧。实验还发现 ,随进料流量增大 ,进料温度升高 ,刮板转速增大 ,蒸发温度降低 ,操作压力降低 ,液膜侧传热系数会增大。结合因次分析和实验数据 ,关联物料物性、操作条件及设备尺寸等因素得到液膜侧传热系数的准数关联式。