用管内插入物强化高粘液体传热的途径

一、前言高粘度液体的传热,是化工、炼油等工业生产中常遇到的问题。由于物料的粘度高,操作雷诺教通常较低,因而管内传热膜系数低,传热不均匀,传热面积大,泵功耗大。显然,进行强化高粘度液体传热的研究是很有意义的。     

用管内插入物强化高粘液体传热的途径[摘]

本化是用于强化高粘液体传热的新型插入物开发工作的第一阶段。其目的,是通过对三类插入物的较系统的实验研究和分析,找出适宜的插入物类型,并通过分析插入物的传热特性和阻力特性对其效益的影响,找     

插入物强化管内单相流体传热的研究

为寻求强化低Re数下气体传热的较好插入物型式,在Re=500-10000范围内,对6种插入物用氢气泡示踪法进行流态显示,在恒壁温条件下进行竖直管内空气传热和阻力对比试验,得出各插入物的f-Re和Nu-Re关联式,并对各插入物进行传热强化性能评价.在此基础上进行参数范围为e/D=0.067—0.234、S/e=3.89—13.25的螺旋片试验,得出其阻力和传热关联式.综合研究流态显示结果和传热性能评价,认为在层流或过渡流区,利用螺旋流与利用边界层分离二者相比较,前者可以耗能较少而获得同样的传热强化效果.     

管内片条插入物强化传热试验及其性能比较

介绍作者提出的几种纵向片条插入物的传热和压降试验 ,研究了内插件的强化传热机理 ,并与国外 Shaha等以及华南理工大学的其它片条插入物试验结果作了比较。     

新型管内插入物——立交盘强化传热的实验与模拟

对装有新型强化传热管内插入物-立交盘的管路压降与传热情况进行了实验研究,并利用计算流体力学方法模拟了结构参数变化对传热及压降的影响。实验方面,通过不同黏度的测量物系,测定了Reynolds数为2×10^-4～4×10⁴时装有立交盘管路的压降,得到了摩擦系数与Reynolds数的关系曲线,并拟合了关联式,结果表明相同条件下装有立交盘的管路其压降为空管的7～40倍。其次,利用蒸气加热麦芽糖浆的传热实验,测量了水平放置与垂直放置条件下空管与装有立交盘时管路传热情况,拟合了相应的传热关联式,结果表明爬流条件下水平放置时传热强化倍数为2～3.5倍,垂直放置时传热强化倍数为2.5～4倍。最后,采用计算流体力学的方法,利用Fluent软件对立交盘的传热及流动过程进行了模拟研究,考察了结构参数变化对传热及压降的影响,整合了内外流道直径比及长径比对传热及压降的影响关联式,为立交盘的优化设计提供了理论依据。     

利用插入物进行强化传热的试验研究

工业的发展、节能及新能源开发等都迫切需要装备尺寸小、重量轻和容量大的换热器。要达到这一要求，必须采用强化传热技术增强换热器中的换热工况。围绕着强化传热，国内外进行了不少研究，文献［1]对此作了比较详细的报道。本文研究的是用一种新的、比较简单的方法进行强化传热，即在管间插入强化元件以提高传热效率。1试验原理与装置简介流体流动时，在紧靠壁面的一薄层内呈滞流状况，流速很低。滞流层的存在，使这一层流体得不到充分混合，传热系数降低；同时，由于流体具有粘性，流动时具有内摩擦，这是流动阻力产生的根源。如果能破坏…     

管内冷凝强化传热方法研究进展

管内冷凝现象经常存在于各种冷凝器中,为了强化管内冷凝换热,以节省能源和缩小设备尺寸,大量的管内冷凝强化传热方法被研究和利用。从实现方式的角度出发,将各种强化传热方法分为换热管处理法、插入物法、外部辅助强化法。回顾了各方法的研究进展,同时对各方法的优缺点进行了总结。     

管内层流强化传热的数值模拟

通过数值模拟,研究了85%甘油在含旋流片缩放管管内的传热与流阻特性,并与光滑管、缩放管的传热与流阻特性进行了对比。研究结果表明,层流时含旋流片缩放管的综合因子大于缩放管,且缩放管内插入6个小角度旋流片具有更好的传热性能。在有旋流片段可以通过减薄边界层厚度与增加有效传热温差的双重途径提高传热速率,而在旋流片下游段则可以利用有效传热温差的缓变特性继续维持较大的传热速率,从而能避免过多的流体置换次数,极大幅度的降低流体的输送功耗。     

蒸发器管内沸腾传热强化方法研究进展

管内沸腾传热广泛应用在化工、能源动力、制冷和空调行业中,为了强化蒸发器管内沸腾传热,以节约能源消耗和缩小换热设备尺寸,大量的管内沸腾强化传热方法被研究和应用.根据强化传热的实现方法,将各种强化方法分为换热管强化法、管内插入物法、添加剂法和管外辅助强化法.回顾了各种强化方法的研究进展,对其优缺点进行了总结,并对管内沸腾强...     

管内插入螺旋线圈强化传热的研究

<正> 一、引言 节能与节材以及提高经济效益的需要促进了强化传热研究的蓬勃开展,强化传热追求的目标,其一为在给定传热量的情况下,不仅希望新设计的热交换器的体积尽可能地小而同时能减少输送流体所需的功率。此外,对已有的换热器希望提高其容量或者减少传热温差以便利用低温热源。通过传热方     

钛合金螺旋扭曲管内强化传热实验分析

以去离子水为工质,研究了钛合金螺旋扭曲管内的强化传热与流阻性能,并与钛合金圆管比较;根据实验数据拟合螺旋扭曲管内努塞尔特数和阻力系数的实验关联式,并与经典对流传热关联式比较.结果表明,Dittus-Boelter方程、Sieder-Tate方程、Михеев方程和Gnielinski方程适用于模拟螺旋扭曲管内对流换热特性.     

波纹管强化管内沸腾传热的试验研究

分别以煤油和水为工质,对不同流速情况下波纹管和光管的管内流动沸腾传热特性进行了试验研究。试验中采用套管式换热器,依靠管外的高温热水对管内工质加热使之沸腾。在不同流速下,根据试验测量的流量和温度等参数计算管内流动沸腾传热系数。结果表明:随着气相雷诺数的提高,传热系数随之提高;相对光管,波纹管对上升流动管内沸腾传热有明显的强化作用。根据试验结果给出了波纹管管内流动沸腾传热系数关联式。     

强化换热凹槽管内流动与传热数值模拟

以水为工作介质,应用三维常物性不可压缩流体稳态湍流模型,对凹槽管内的流动、阻力与传热性能进行了模拟研究,并与光滑管进行对比。结果表明,凹槽管主要通过扰动、漩涡使层流底层的局部温度梯度变大,从而使换热性能比光滑管强。凹槽结构能显著增强流体的扰动和相互掺混,并产生径向漩涡,减小边界层厚度,加剧流体湍流,促使边界层表面快速更新,从而强化传热,但同时也使其流动阻力增加。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析了凹槽管强化换热的机制。强化换热另一重要途径是使换热器内速度场与温度梯度场之间夹角变小,改善速度场与温度场协同程度。     

换热管内插螺旋强化传热的数值模拟

换热管内插入钢丝螺旋改变了管内的流动状态。通过数值模拟,研究内插螺旋换热管内速度场与温度场的分布特性,对空管和内插螺旋换热管进行了比较。模拟结果表明,在相同条件下,内插螺旋能够有效地改善换热管内速度场和温度场,验证了管内插螺旋是提高换热性能的有效手段。     

半周加热横纹管内熔盐强化传热特性

半周加热太阳能吸热器管给管内对流传热系数带来影响,基于此,建立半周加热横纹管内熔盐对流传热的实验台和数值计算模型,分析横纹管槽宽、槽深对管内熔盐传热性能的影响规律,结果表明：从横纹管绝热侧到加热侧,周向管内壁温度逐渐升高,周向管内局部Nusselt数先减小后缓慢增大至稳定。横纹管凹槽处轴向管内壁温度明显低于平滑段,凹槽处轴向管内局部Nu较大,凹槽后与平滑段交界处管内局部Nu最小。横纹管槽越宽,加热侧轴向管内局部Nu越小,管内平均Nu越小,传热综合性能评价因子PEC越大。横纹管槽越深,轴向管内局部Nu越大,管内平均Nu越大,传热强化倍数Nu/Nu _ST越大。槽宽对横纹管PEC的影响比槽深明显,槽深对横纹管内Nu/Nu _ST影响比槽宽大。通过线性拟合得到半周加热横纹管内熔盐传热Nu的关联式,其计算Nu与模拟值最大偏差在±7%以内。     

管内周期性自旋流强化传热的结构优化

在圆管内间隔插入多个旋流片的流道中,流体流动呈现周期性自旋流.用数值模拟方法对空气湍流情况的传热和流阻性能受相邻旋流片间距L_p、旋流角β和旋转角α3个因素的影响进行了分析,并得出旋流片的优化结构,而且实验验证了数值模拟预测的正确性.结果表明：α越大,传热性能越好,阻力越大;L_p越小,传热性能越好,阻力越大;β越大,传热性能越好,而阻力损失因受到摩擦阻力和形体阻力的综合影响而呈现非单调变化.旋流片的最佳结构参数为：旋流角β为20.3°,旋转角α为180°,相邻旋流片间距L_p为33d.与α相比,β对传热和流阻性能的影响更显著.     

半周加热横纹管内熔盐强化传热特性

半周加热太阳能吸热器管给管内对流传热系数带来影响,基于此,建立半周加热横纹管内熔盐对流传热的实验台和数值计算模型,分析横纹管槽宽、槽深对管内熔盐传热性能的影响规律,结果表明:从横纹管绝热侧到加热侧,周向管内壁温度逐渐升高,周向管内局部Nusselt数先减小后缓慢增大至稳定。横纹管凹槽处轴向管内壁温度明显低于平滑段,凹槽处轴向管内局部Nu较大,凹槽后与平滑段交界处管内局部Nu最小。横纹管槽越宽,加热侧轴向管内局部Nu越小,管内平均Nu越小,传热综合性能评价因子PEC越大。横纹管槽越深,轴向管内局部Nu越大,管内平均Nu越大,传热强化倍数Nu/Nu_(ST)越大。槽宽对横纹管PEC的影响比槽深明显,槽深对横纹管内Nu/Nu_(ST)影响比槽宽大。通过线性拟合得到半周加热横纹管内熔盐传热Nu的关联式,其计算Nu与模拟值最大偏差在±7%以内。     

管内插入螺旋丝强化气体传热的研究

在P_r=0.65～0.7和雷诺数为10~4～10~5条件下,对s/d=10～100的八种不同结构参数螺旋丝插入物进行传热及流体阻力实验、机理分析和性能评价、找出最佳螺距(s)和丝径(d)参数,为工业生产应用提供可靠的依据。     

管内插入物在甲醛余热锅炉上的应用

本文介绍了广州溶剂厂甲醛余热锅炉采用管内插入物麻花扭带强化管内甲醛反应气体的传热,在不更新原有设备的前提下,使得一台4.88M~2的余热锅炉管内给热系数比光管时提高了2.32倍。从而达到了一个投资少、收益快的效果,对工厂当前带能挖潜有一定的意义,而制造,安装、维护麻花扭带十分简便。流体阻力增加不多,而传热效果十分显著。是值得推广的一项节能措施。