国内换热器的研究现状与展望

叙述了影响换热器换热性能的几个因素以及评价换热器性能的标准,对国内换热器研究的发展及研究进展进行了回顾,总结了研究过程中存在的不足,并对换热器的进一步研究作出展望.     

结构特征对螺旋管换热器性能的影响

目的研究结构特征对螺旋管换热器换热性能的影响,为换热器设计和结构优化提供理论依据。方法在CFD软件Ansys的FLUENT模块中模拟螺旋管换热器内流体的流动换热过程。在相同边界条件下,不改变总换热面积,通过改变换热器的换热管直径和壳体长度,研究几何参数对换热性能的影响。通过对比单管单螺旋、单管双螺旋、双管双螺旋和内外双螺旋等4种不同缠绕方式换热器中流体的温度分布云图,研究螺旋管的结构对换热器换热性能的影响。结果保持总换热面积不变,减少换热器的管径,增大壳体的长度,都能有效提高换热效率。与单管单螺旋结构的换热器相比,单管双螺旋结构换热器的流体出口温度下降了9.74%,平行双螺旋结构换热器的出口温度下降了5.05%,内外双螺旋结构换热器的出口温度上升了10.11%。结论在螺旋管换热器的设计和优化过程中,可以通过减小换热管径,增大壳体长度,采用内外双螺旋结构,以实现提高传热效率的目的。     

板翅式换热器研究进展

板翅式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。介绍了板翅式换热器的近年来国内外研究进展,数值模拟技术在板翅式换热器设计中的应用、翅片传热及表面流动特性、新型翅片结构、影响流体分配特性的封头、分配器及流道结构、优化设计方法及在新领域应用等,并对板翅式换热器发展前景进行了展望,提出在设计过程中将CFD技术与理论分析、试验研究有机结合,多目标优化设计与多算法交叉应用以及新材料与新工艺的发展是未来的研究和发展方向。     

微细通道换热器的研究进展

微细通道换热器不仅体积换热系数大、换热效率高,而且具有优良的耐压性能、较强的抗腐蚀性、紧凑的结构及相对低廉的价格,已成为相关领域的一个研究热点。本文从微细通道换热器内流体流动摩擦特性,流体的单相对流换热、凝结换热、沸腾换热,临界热流密度,微细通道换热器结构的优化,结霜问题及其在制冷空调系统的应用等方面,对微细通道换热器进行较为详细的综述,以期为相关的研究领域提供有价值的参考。     

真实流场中换热管流体诱导振动特性研究

工程用换热器中由于折流板的存在,壳程流体折返冲刷换热管,换热器内流场十分复杂。采用实验和数值模拟相结合的方法对正方形排列节径比为1.25的换热管束在真实流场中的流体诱导振动问题进行分析研究。结果表明:流体折返冲刷换热管,复杂的流体力分布抑制了换热管与漩涡脱落的共振效应。管束边缘换热管受到流体力作用,会极大地偏离原始位置,在新的平衡位置做小振幅振动,振动振幅受管束间隙流速影响较小。管束边缘换热管较大的刚体位移和小幅的高频振动,会加剧换热管与折流板间的切割效应。该研究结果可以作为大型换热器局部流体诱导振动分析与标准完善的依据。     

涂抹式表面蒸发冷却换热器性能的实验研究

提出了一种在盘管换热器外表面进行涂抹布水的蒸发式冷却形式。通过实验,分别研究了涂抹水量和转速、换热盘管管径、换热盘管长度、换热器的工作冷却水流量以及空气含湿量等因素对换热性能的影响。实验得出空气含湿量每提高 1%,单位面积换热量下降 2%左右。分别对三个不同规格的换热器进行了五种工作流量的对比实验,给出了换热器制作规格及其工作流量的优化建议。     

超临界甲烷在印刷电路板换热器中加热过程模拟

印刷电路板换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)是一种新型微通道换热器,其换热的高效性和集成性非常适合用于LNG接收站的中间流体换热器(IFV)中。对超临界甲烷在PCHE中的对流换热进行数值模拟,研究了质量流量、入口压力、热通量及通道形状对微通道内甲烷换热系数的影响。结果表明,表面换热系数随温度的变化先增大再减小,并在假临界温度处达到最大值;PCHE半圆形通道内的换热特性高于普通圆形通道;其换热系数随流速的增加而增加;随热流密度的增加而增加;压力对换热特性的影响与介质所处的温度区间有关。     

制冷空调系统换热强化及节能技术

为了提高空调系统的效率,节约能源消耗,本文对空调换热器的强化换热进行了分析探讨,其中包括:换热器空气侧、制冷剂侧的强化换热,盘管的优化设计.并且,还对当前的换热器强化传热新技术作了简单介绍.     

翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究

采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性。模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性。计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加。低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势。将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式。     

进口流体温度对U型地埋管换热器换热性能的影响

利用土壤源热泵的热传递模型,模拟分析了在夏季运行工况时不同进口流体温度下井群换热器的换热规律,探讨了不同进口流体温度对换热器换热性能的影响,得出了不同进口流体温度下井群换热器换热量的计算方法,为工程实际提供了理论依据。     

低温冷箱跑冷损失及其对内部换热器温度分布的影响

以中国先进研究堆(CARR)的冷中子源项目为背景,建立了低温换热器与冷箱换热的物理模型,并通过对换热器内部冷热流体之间的传热以及换热器与冷箱、管道、支架之间辐射换热的耦合计算,得出冷箱和换热器的辐射热流密度,以及辐射跑冷对冷箱内部换热器温度分布的影响.辐射跑冷导致换热器温度变化最高达4 K.采用铝箔包裹换热器和管道的隔热方法,可以大幅度减小辐射跑冷量.计算表明,运用该方法后辐射对换热器温度的影响最大不超过0.4 K,结果能够满足使用要求.     

炼油化工设备换热器的密封泄漏问题及其处理措施

在化工生产中,由于工艺的需要,在流程中往往存在着各种不同的换热过程,换热器就是用来进行此项热传递过程的设备,它可以使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体,以满足工艺的需要。换热器的稳定运行在工艺生产中起着相当重要的作用,一旦泄漏会严重影响工艺生产,造成两种流体混合,导致不安全因素的产生。本文主要探讨炼油化工设备换热器的密封泄漏问题及处理措施。     

CFD方法与间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟

本文采用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设,建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组,编制了三维simple算法程序.对间接蒸发冷却器内的流场、温度场及浓度场进行数值模拟研究,得到换热器内的流体流动状态和热流分布,并分析了通道宽度变化对换热器内流体流动与换热的影响.     

超小型流道制冷换热器内的流动沸腾换热研究

本实验就超小型流道制冷换热器内的三角形槽道中CFC—12的流动沸腾换热做了详细的实验研究。研究表明,在超小型流道中流体流动沸腾换热比常规尺寸的换热更为强烈,且流动阻力相对要小,而对实验现象的观察发现,在超小型流道制冷换热器内的三角形槽道中流体流动沸腾时明显有大量气泡生成,这与其它相关实验得出的不产生气泡的结论是不同的。     

凹陷阵列印刷电路板式换热器里超临界甲烷换热和流动特性模拟研究

为了强化液化甲烷在印刷电路板式微通道换热器中的换热能力,提出了一种凹陷阵列的微小通道换热器整体性能提高的被动式强化技术并进行了数值模拟验证。研究了流体温度范围125—265 K范围内的超临界甲烷在凹陷阵列结构微通道内的换热和流动特性,考察了凹陷阵列微通道和光滑微通道下,流体温度、质量流量、雷诺数和进口压力对传热系数、努塞尔数、摩擦因子和综合效益系数(PEC)的影响。此外,通过凹陷结构的局部流动特性分析强化换热机理,数值模拟结果表明相较于光滑微通道,凹陷阵列微通道的换热特性得到大大强化,且随雷诺数(由质量流量或者流体温度改变)的增大而增强,而摩擦因子只是有较弱的劣化。     

套管式换热器结构变化对换热能力影响的模拟研究

运用ANSYS公司的CFX计算流体软件对内径分别为10mm、16mm,壁厚1mm,管段长1000mm的逆流式套管换热器在内管安置同心和偏心等3种状态在不同工况下进行了数值模拟,得到了管内流体的速度与温度分布,并比较了3种情况下的换热系数。从结果分析得到随着偏心距的增加,套管的换热效果逐步下降。     

超临界CO2在水平三角细微管内层流对流换热的数值模拟

对超临界CO2在水平等边三角细微管内层流流动与换热进行了数值模拟。给出了冷却条件下，细微管（d=0．5mm）内有代表性的速度、温度剖面，Nusselt数随流体温度的变化，以及管壁面上Nusselt数的分布。研究表明，流体剧烈变化的热物性、浮升力以及三角管的几何特征对管内流动换热的影响非常明显。研究结果对超临界二氧化碳高效紧凑式换热器的设计与优化有重要的意义。     

场协同原理在强化换热器传热中的应用与分析

以提高翅片管式换热器的换热性能为研究对象,根据场协同原理（在相同的速度和温度边界条件下,对流换热的性能取决于流体速度场与热流场协同的程度）,将换热器的基管由圆管改为椭圆管来提高换热器的换热性能。计算结果表明,其换热系数提高15％,阻力系数降低18％,对强化换热器的热力性能有一定的参考价值。     

板翅式换热器在空分中的应用

介绍了板翅式换热器在空分装置中的换热原理和应用,叙述了板翅式换热器设计过程以及影响因素,阐述了空分流程中三种主要板翅式换热器的设计要点和考虑因素。     

翅片中温度分布公式及三流路板翅式换热器的某些计算特点

板翅式换热器的优点之一,是比较容易实现几种介质同时进行换热。对于在空分装置,以及自行脱水、脱二氧化碳工艺中由一种气体进行循环以保证换热器的操作温度具有重要意义。