翅片重力热管传热性能实验研究

热管是一种利用工质相变传热,具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件。为研究翅片重力热管的传热性能,实验测试了翅片重力热管与平板重力热管（铝-丙酮工质）的传热性能,比较了其瞬态热响应速率,获得了翅片与平板重力热管在蒸发段不同电功率稳定加热条件下表面温度沿高度方向的变化规律,计算了平板热管的等效热导率,并与铝板测量结果进行了对比。结果表明：重力热管传热速度快、表面均温效果好,热导率随功率的增大先升高后降低,整体上热导率高达纯铝的84~258倍,翅片热管相比于平板热管具有更好的均温性和散热效果,在建筑供暖、车载电池散热、余热利用等领域具有广泛的应用前景。     

热管倾斜波纹翅片强化传热三维数值模拟与分析

利用CFD计算软件FLUENT,对均匀倾斜波纹翅片和倾角渐增倾斜波纹翅片的流体流动和传热过程进行了数值模拟,得到了翅片表面温度场、速度场和压力场的分布情况,并将其强化传热效果与平板翅片进行了对比,应用流体力学和场协同理论分析了模拟结果.模拟结果表明倾斜波纹翅片具有较好的传热效果,为热管翅片强化传热的研究提供了理论基础.     

高温反应塔内换热翅片尺寸对其传热性能的影响

针对某反应塔内翅片的传热特性建立了物理数学模型,获得了相应的适用于工程设计使用的计算方法,研究分析了翅片尺寸及其加工精度对反应塔水冷壁最高温度值的影响。     

倾角及充液率对并联式脉动热管传热性能的影响

以超纯水为工质,在不同的充液率（35%、50%、70%）和倾角（60°、90°）下,对并联式脉动热管的传热特性进行实验研究,分析在不同加热功率下充液率和倾角对并联式脉动热管壁面温度、加热端与冷凝端温差、传热量及传热热阻的影响,并对传热热阻进行不确定度计算。实验结果表明,充液率和倾角对脉动热管的传热特性影响显著。倾角为90°时,3种充液率条件下,充液率为35%和50%时的壁面温度脉动稳定性要优于充液率为70%的情况,并且充液率为50%的传热热阻最小,加热端与冷凝端温差最小,充液率为70%的传热热阻最大,加热端与冷凝端温差最大。充液率为50%,倾角为60°和90°时,在相同的加热功率下,倾角为60°的壁面温度的脉动幅度较大,传热热阻较高,传热极限变窄,传热效果明显差于倾角为90°的情况。     

螺旋槽重力热管强化传热实验研究

为了提高重力热管的传热能力,用螺旋槽表面结构来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。自制热电偶和热管并搭建实验设备,改变加热功率,测得在不同的蒸汽温度下的热管壁温。实验结果表明:以管内等效对流换热系数为评价指标,与普通重力热管相比,螺旋槽重力热管的对流换热系数提高了10%—23%,其中槽深和螺距对传热有很大的影响。     

翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束性能的影响

为了提高平齿型翅片管的强化传热效果,通过改变其锯齿的扭转方向和偏折角度得到了折齿型螺旋翅片管。利用数值模拟和模化试验相结合的方法对基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束进行研究,得到了翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束的换热与阻力性能的影响规律和最优翅片螺距。结果表明:翅片螺距P_f在3.63~8.47 mm范围内,空气侧Nusselt数Nu随P_f增大呈先递增后递减的趋势;当P_f大于6.35 mm时,翅片螺距增大对Nu的影响相对已不明显;空气侧Euler数Eu随P_f增大而减小。对于基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束,P_f为6.35 mm时其性能指标Nu·f ^-1/3均最大,因此P_f=6.35 mm是最优翅片螺距。     

矩形多槽道热管传热性能的实验研究

通过对不同真空度和倾角下矩形多槽道热管的传热性能进行实验研究,重点讨论了真空度和倾角对热管启动特性和运行特性的影响。实验结果表明:较高的真空度和非0°倾角,有利于缩短热管的启动时间,优化均温性能,降低传热热阻;合适的加热功率能加快热管启动,过大的加热功率使热管出现不稳定工作现象。     

倾角及加热功率对乙烷脉动热管传热性能的影响

为了研究脉动热管在中低温区的传热性能,设计了一台乙烷脉动热管,采用低温Stirling制冷机为冷源。实验研究了在不同温区范围内,加热功率和倾角两个因素对乙烷脉动热管传热性能的影响。研究结果显示：在－40℃和－70℃温区,当倾角小于45°时,倾角对传热温差的影响较小,而倾角在45°～90°之间时,随着倾角的增大,传热温差呈明显上升趋势。在较低加热功率下,倾角对传热温差的影响较小,在较高加热功率时,倾角对传热温差的影响较大。实验还发现在同一倾角下,随着加热功率的增加,传热温差逐渐增大,传热热阻呈现出先减小后增大的趋势。     

管内插入螺旋翅片流动与传热特性的数值模拟

为研究管内插入螺旋翅片在低雷诺数下流动与传热特性,利用层流模型和周期性边界条件进行了3维数值模拟,以水为介质,在恒热流条件下,分别选取4种不同螺旋翅片高度(h=2、4、6、8 mm)和节距(P=20、40、60、80 mm)组成的16组结构参数,并对每组结构参数在两个不同雷诺数(Re=450、650)下进行模拟;讨论了螺旋翅片高度和节距对努赛尔数、阻力系数、综合性能、场协同性能和涡量的影响。结果发现,内插螺旋翅片能够显著强化换热,在较小片高时,翅片节距之间容易产生横向漩涡;除节距和片高同时较小的情况外,努赛尔数和阻力系数随节距增大而减小,随片高增大而增大;适当选择片高和节距数值,可以提高综合换热性能。     

分离式环形充气热管传热性能实验研究

针对除尘器出灰管冷却的实际需要,提出了分离式环形充气热管结构,并对该热管的传热性能进行了实验研究。这种环形充气热管不仅满足了既传热又控制温度的需要,还具有可以异地传热和便于工程中设备安装与运行调节等特点。     

倾斜角度对带式输送机输送能力的影响

计算了带式输送机承载面输送带上物料的横截面积,分析了输送带上物料动堆积角β对输送能力的影响;通过实例计算得出,带式输送机的倾角大小对运输能力的影响很小,与《DTII型固定带式输送机设计选用手册》中给出的结论有较大出入,建议带式输送机设计工作者给予注意。     

当量螺旋角对三分螺旋折流板换热器性能的影响

提出了非连续螺旋折流板换热器的当量螺旋角定义,并建议以组合数ho/Δp1o/3来反映换热器的综合性能。对可拆卸芯体管束折流板的倾斜角为10°扇形、15°扇形、15°椭圆、20°扇形、20°扇形搭接的三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器进行了传热和压降性能测试实验。实验结果表明:其中当量螺旋角最大的20°倾斜角扇形折流板方案的壳侧换热系数最高且压降较低,其综合性能指标ho/Δp1o/3比弓形折流板换热器的数值高26%左右;20°倾斜角扇形搭接方案与当量螺旋角相仿的15°倾斜角扇形方案的性能大致相当;15°扇形方案比当量螺旋角较小的15°椭圆方案的性能更高。可见对换热器的性能起决定作用的是当量螺旋角而不是倾斜角;实验预示在当量螺旋角更大的范围存在最佳值。     

顶部通道对翅片组换热特性的影响

对平直翅片组,在不同顶部通道结构、加热功率、空气流量下的换热特性进行了实验研究.实验结果表明,Nu与压损随 Re 增大而增大,但加热功率对其影响很小.在相同空气流量的情况下,随着顶部通道尺寸的减小,翅片组通道内的空气流量增加,翅片组得到充分冲刷,Nu 增加,压损增加;扰流板破坏速度边界层,使换热明显增强,而且压损增加较小.     

Effects of baffle inclination angle on flow and heat transfer of a heat exchanger with helical baffles

Numerical simulations were carried out to study the impacts of various baffle inclination angles on fluid flow and heat transfer of heat exchangers with helical baffles. The simulations were conducted for one period of seven baffle inclination angles by using periodic boundaries. Predicted flow patterns from simulation results indicate that continual helical baffles can reduce or even eliminate dead regions in the shell side of shell-and-tube heat exchangers. The average Nusselt number increases with the increase of the baffle inclination angle α when α < 30°. Whereas, the average Nusselt number decreases with the increase of the baffle inclination angle when α > 30°. The pressure drop varies drastically with baffle inclination angle and shell-side Reynolds number. The variation of the pressure drop is relatively large for small inclination angle. However, for α > 40°, the effect of α on pressure drop is very small. Compared to the segmental heat exchangers, the heat exchangers with continual helical baffles have higher heat transfer coefficients to the same pressure drop. Within the Reynolds number studied for the shell side, the optimal baffle inclination angle is about 45°, with which the integrated heat transfer and pressure drop performance is the best. The detailed knowledge on the heat transfer and flow distribution in this investigation provides the basis for further optimization of shell-and-tube heat exchangers.     

离心浮力对折流栅-螺旋槽管换热器传热性能的影响

由流体径向温度梯度引起的离心浮力对旋流强化传热效果有重要影响.通过管程与壳程均有旋转流动的折流栅-螺旋槽管水-水换热器,就离心浮力对旋流强化传热效果的影响进行了管、壳程冷,热流体交换的对比实验研究.结果表明:在相同的管、壳程流速下热流体在壳程时换热器总传热系数比热流体在管程时相对高出约33%.故在有旋流存在的管壳式换热器中,离心浮力对换热器传热性能的影响不可忽视.当热阻较大一侧有旋流存在时,离心浮力对换热器传热性能的影响更为明显.     

桩基并联双螺旋型埋管换热器传热特性的数值仿真

摸清桩基并联双螺旋型埋管换热器的传热特性是进行合理设计、确保其高效运行的前提。建立了包含回水立管在内的桩基并联双螺旋型埋管换热器三维动态传热的仿真模型,利用其对现场实验的仿真复现及实心圆柱源热源模型解析解的对比验证了模拟结果的正确性。对桩身和土壤温度的模拟结果进行了分析,给出了沿管程、桩基内部以及周围土壤的温度分布。对连续和3种间歇运行模式下桩基并联双螺旋型埋管换热器的运行情况进行了仿真,揭示了其出口水温和单位管长放热量等性能参数的动态变化规律以及桩壁和周围土壤温度沿桩深和桩径方向的分布特征,提出了桩壁温度恢复百分比指标,定量评价了其在间歇运行模式下的温度恢复程度。表明了运停比越小,桩壁温度恢复程度越显著,但随着间歇运行周期的增加,每一间歇期的温度恢复程度呈现下降趋势。     

热管启动性能研究进展

热管作为一种高效的被动式传热元件,以其自身独特的优势在化工、航天、能源和动力等领域中得到了广泛应用.热管启动性能既是热管的重要技术参数,也是热管瞬态特性的组成部分.对近10年来关于常规热管、温控热管、小型/微型热管、环路热管、脉动热管的启动性能研究进行了综述,并对影响热管启动性能的因素开展了分析和讨论.