汽-水换热器内流体诱导振动强化传热试验

提出利用换热器内流体诱导振动实现强化传热的方法 .在利用传热表面振动提高对流换热系数的同时 ,利用振动变形减少积垢 ,降低污垢热阻 ,实现了复合强化传热 .对管内外流体流动诱导弹性管束的振动特性、强化传热特性和污垢特性进行了试验研究     

纳米管阵列表面池沸腾强化传热实验

以水为工质,对一种以Ti为基底的新型传热表面——纳米管阵列表面进行了池沸腾强化传热性能研究。研究结果表明：相同加热条件下,该表面可以降低沸腾起始点,并在降低传热温差的同时,起到提高传热系数的效果,实验条件下沸腾换热系数最大可增加136%。     

管壳式换热器的传热强化及管束的振动

提高传热系数是管壳式换热器设计制造的主要目标 ,本文详述了强化传热的方法 ,并对管束的共振进行了分析。     

管壳式换热器振动疲劳与强化传热技术评析

说明了利用流体诱导振动来强化传热和开发新型复合技术对换热器优化运行的重要性,并结合工程实际给出了振动疲劳的定义.分别对管壳式换热器壳程流体工作流速的一般分析方法和双程强化传热技术进行了评析.以换热器内能量平衡的观点为依据,给出管束长期在振动疲劳效应下工作时,计算壳程流体工作流速的一般流程.最后,确信必须通过应用新型传热元件、利用计算机技术、完善专家系统和丰富故障诊断经验,才能更加有效地利用流体激振的能量强化传热,进一步延长管束的使用寿命,使整个换热系统更好地服务于工业生产.     

磁场强化磁性液体自然对流传热的机理

在重力场中流体密度变化产生自然对流,在磁力场中磁性液体的表观密度随外加磁场强度的变化而明显变化,磁场可以改变磁性液体的自然对流.通过对磁场中的磁性液体的静力学计算和分析,建立一个由均匀磁场和均匀梯度磁场同轴叠加的合成磁场,合成磁场使磁场引起的磁性液体密度变化各处均等,各处的自然对流传热均等,从而使磁性液体的表观密度和自然对流传热系数得以准确测量,由此建立起磁性液体的磁场强度、表观密度、Grashof数之间的关联式.磁场强度的增大使磁性液体表观密度增大,使磁性液体处于超重状态,是磁场强化磁性液体自然对流传热的机理.     

轴向导热对微通道内传热特性的影响

以去离子水为工质,在当量直径为155.3 μm的三角形硅基微通道中进行了传热特性的实验研究;采用轴向导热与总加热量的比值和轴向导热准则数来分析轴向导热对微通道内传热特性的影响;基于实验结果,对入口段长度进行了计算。根据红外热像仪的测量结果,局部壁面温度沿流动方向上呈非线性规律分布,并计算得出局部Nusselt数沿流动方向上的分布规律。轴向导热与总加热量的比值的变化范围为0.106～0.275,表明轴向导热对微通道内传热特性的影响显著,特别是在Reynolds数较小的情况下。对轴向导热准则数进行了新的修正,在热流密度与入口温度相近的情况下,轴向导热准则数随Reynolds数的增加而减小。     

扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能.分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比.实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好.在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.0...     

纳米流体强化传热技术及其应用新进展

综述了近年来纳米流体的制备、热传导、对流、沸腾换热等方面的最新研究进展,介绍了纳米流体在微管道散热器中的应用,并对纳米流体技术及应用的发展方向提出了展望.     

渐扩渐缩波纹通道内脉动流的传热强化

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法, 数值研究了周期性渐扩渐缩波纹通道内脉动流动与换热情况,流动Re数的范围为10～1000,Pr数为0.7.计算考察了不同Re数、脉动频率以及振幅对通道内强化传热和压力损失的影响.研究结果表明,稳态下Re数大于40以后,流动出现分离,Re数大于600以后,流动显得复杂和混乱;受入口脉动流的影响,通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移,从而增强了流体之间的扰动和掺混,强化了传热;传热的强化效果随着流动Re数、脉动频率以及振幅的增大而增强;另外,流动阻力随着无量纲时间呈正弦规律变化,但与脉动频率无关.     

管内置梯形波带强化传热实验研究

设计了3种梯形波带内插件并对其强化换热特性进行实验研究,得出管内插入梯形波带扰流组件的传热系数h提高率为126%～220%,并对扰流组件引起的管程阻力进行了分析。通过传热性能评价准则(PEC)对插入梯形波带后的换热管进行传热的综合评价,证明梯形波带内插件确实是一种良好的加强换热能力的组件,并对实验数据线性回归拟合出了传热关系型。     

Optimization of natural convection heat transfer of Newtonian nanofluids in a cylindrical enclosure

This study characterizes and optimizes natural convection heat transfer of two Newtonian Al2O3 and TiO2/water nanofluids in a cylindrical enclosure. Nusselt number (Nu) of nanofluids in relation to Rayleigh number (Ra) for different concentrations of nanofluids is investigated at different configurations and orientations of the enclosure. Results show that adding nanoparticles to water has a negligible or even adverse influence upon natural convec-tion heat transfer of water:only a slight increase in natural convection heat transfer of Al2O3/water is observed, while natural convection heat transfer for TiO2/water nanofluid is inferior to that for the base fluid. Results also reveal that at low Ra, the likelihood of enhancement in natural convection heat transfer is more than at high Ra:at low Ra, inclination angle, aspect ratio of the enclosure and nanoparticle concentration influence natural convec-tion heat transfer more pronouncedly than that in high Ra.     

振动流化床浸没水平管传热特性研究

为了深入研究振动流化床浸没水平管的传热特性,分别以沙子和玉米细颗粒作为实验物料,用水平探头测定了振动流化床中这2种床层颗粒与浸没水平管间的传热系数,分析了操作气速、振动频率、空气进口温度等因素对传热过程的影响。结果表明:在低气速下,振动是影响振动流化床中传热的主要因素,振动的引入可以明显改善流化作用,可以在低气速下得到较好的传热效果,同时达到节能的效果。通过分析实验结果,建立了振动流化床的传热关联式,模型计算值与实测值能较好吻合。研究结果可为干燥膏状物料时确定适宜的操作参数提供参考。     

圆管束中导流器对其自然对流换热的影响

对无限大空间中5根同规格圆管组成的圆管束在管间放置导流器的自然对流换热进行了数值模拟研究。考虑了Ra在10³～10⁴范围内,导流器偏转角为0°～60°,圆管间距为2～4倍圆管直径的自然对流换热,分析了5根圆管的局部Nusselt数（Nu_loc）和平均Nusselt数（Nu_ave）。研究结果表明,导流器对管束结构的自然对流换热影响体现在两方面：一是对导流器下方圆管而言相当于障碍物削弱其换热,二是对导流器上方圆管而言隔绝了下方羽状流的影响,从而增强系统的整体换热。在圆管间距较大时,与无导流器的圆管束相比,C1～C4各圆管换热下降趋势明显放缓,并且从C4、C5圆管换热趋势上升,系统整体换热增强。圆管间距S=2D,Ra=10³,导流器主要起障碍物的作用,削弱C1～C4各圆管换热,导致系统整体换热下降。当导流器偏转角度为45°时系统换热达到最大值,较无导流器时换热最多有着21%的提升。     

振动流化床与浸没水平管平均传热特性理论分析与实验研究

在二维流化床(240mm×80mm)中,以平均粒径dp为1.83mm的玻璃珠为物料,研究了振动流化床与浸没水平管间传热规律;考察了流化数、振动频率、床高、水平管管径等因素对平均传热系数的影响。采用自制探头对浸没加热管束和振动流化床层间平均传热系数进行实验测定,利用颗粒团模型,建立了振动流化床层与浸没水平管间平均传热模型,并对平均传热系数的理论预测值与实验测定值进行了比较。结果表明:计算值与实验值吻合较好,误差在±15%范围内。在较高流化数、低振动频率时,实验值处于理论值上方;随着振动频率、管径增大,平均传热系数实验值逐渐趋于理论预测值甚至低于理论预测值。结果可为带浸没水平管的振动流化床设计和研究提供参考。     

板式换热器波纹通道的流动与传热机理

采用Realizable k-ε湍流模型,针对一种人字形板间波纹通道的流动与传热机理进行了数值模拟研究。考察了不同Reynolds数湍流状态下波纹通道中沿壁面的平均以及局部表面特征数（Nu和f）的变化规律,揭示了流动与传热参数在波纹通道不同横向剖面的分布规律。结果表明在Re<7860时,凹壁面Nu更大;Re>7860时,凸壁面Nu更大;随着Re的增大凹壁面f大于凸壁面。凹壁面的Nu在近入口和近出口处存在两个峰值,并且在近出口处存在极大值;而凸壁面在近入口处存在一个极大值,在近出口处存在极小值。凹壁面的f在近出口处出现陡升现象,而凸壁面则在近入口处出现陡升。随着Re增大,剖线v和TKE增大,而T减小。另外,v、T和TKE在近凹壁面区域皆突然增大。     

非牛顿流体在波节套管换热器中流动与换热的实验研究

针对非牛顿流体在波节套管换热器管程的流动与换热进行了实验研究。重点研究了0.2%黄原胶溶液(XG)在不同波节套管换热器管程流动时的传热与阻力特性,并分析了强化传热机理。结果表明在相同工况下,随着管程黄原胶溶液Reynolds数Re_XG的增大,套管换热器总传热系数k和管程进出口压降Δp逐渐增大;波高H和波距S影响黄原胶溶液在套管换热器管程的流动与换热。随波高H增大,黄原胶溶液受波节处的涡旋效应的影响更明显,流体层间剪切力变大导致黄原胶溶液黏度变小,湍流程度更大,管程传热性能提高,压降也增大,但综合传热性能不断优化;随波距S增大,单位长度波节数量减少,对黄原胶溶液扰动影响降低,湍流程度降低,管程传热系数先增大后减小,流动阻力不断降低,综合传热性能先提高后减弱。当H=3.5 mm、S=30 mm时管程波节管的综合换热因子η_tube达到最大,η_tube是相同条件下圆管的5.11~6.69倍。     

非牛顿流体在波节套管换热器中流动与换热的实验研究

针对非牛顿流体在波节套管换热器管程的流动与换热进行了实验研究。重点研究了0.2%黄原胶溶液(XG)在不同波节套管换热器管程流动时的传热与阻力特性,并分析了强化传热机理。结果表明在相同工况下,随着管程黄原胶溶液Reynolds数Re_XG的增大,套管换热器总传热系数k和管程进出口压降Δp逐渐增大;波高H和波距S影响黄原胶溶液在套管换热器管程的流动与换热。随波高H增大,黄原胶溶液受波节处的涡旋效应的影响更明显,流体层间剪切力变大导致黄原胶溶液黏度变小,湍流程度更大,管程传热性能提高,压降也增大,但综合传热性能不断优化;随波距S增大,单位长度波节数量减少,对黄原胶溶液扰动影响降低,湍流程度降低,管程传热系数先增大后减小,流动阻力不断降低,综合传热性能先提高后减弱。当H=3.5 mm、S=30 mm时管程波节管的综合换热因子η_tube达到最大,η_tube是相同条件下圆管的5.11~6.69倍。     

微柱群流动及换热研究进展

微柱群结构能够增大有效传热面积并增强流动扰动,在航空航天、核电站、空调制冷等领域有广阔的应用前景。但是宏观流动传热机理在微尺度下不一定适用,在微尺度领域流动换热受更多因素影响。本文针对结构、纳米粒子以及不同重力水平对微柱群流动换热影响机理进行了综述,总结了国内外在这方面的研究成果。流线型微柱群结构具有较好的传热性能。文中指出微米或毫米级的粒子在液体中易沉降,堵塞微柱群通道,而纳米流体在微柱群通道压降小、纳米粒子不易沉淀且单位体积内的热导率更高,但纳米流体的物性只能在短时间内保持稳定不变。无论是常重力还是微重力下沸腾换热,微柱群结构都存在毛细吸引力,可及时向受热面供给液体并且提供稳定的气泡成核位点,有助于提高传热系数。本文提出临界热通量和气泡离开直径的变化规律是微重力下微柱群结构沸腾换热的研究重点。     

空气压缩机后冷却器传热强化试验研究

以横纹管、光滑管为元件，以压缩空气－水为介质的整机对比试验结果表明，横纹管对于压缩空气的冷却有显著的传热强化效果。在试验的压缩空气质量流量范围内，横纹管冷却器的总传热系数比光滑管冷却器的提高７７％～６６％。在额定的质量流量条件下，横纹管的总传热系数提高７５％，可相应节省换热面积４３％。横纹管冷却器的总压降约比光滑管的高一倍。文内还讨论分析了横纹管的传热强化机理。     

混沌流翅片的传热研究

混沌流可以在层流条件下强化传热这个现象已经被有些文献所证实。文中提出一种基于混沌流现象的翅片,通过对其流道内流动进行简化,得出其动力学符合Duffing方程。利用数值模拟手段,计算了在各种几何外形、不同入口流速、不同介质条件下的传热规律,回归出了在层流条件下,翅片的平均Nu准数表达式,即0.086Re0.86Pr0.45。分析表明,在混沌流的作用下,层流状态下的流体可能出现类似湍流的传热效果,初步证实了这种混沌流是强化传热的一种有效的方法。