HFC245fa水平光管与强化管管束外冷凝换热

试验研究了新型环保工质HFC245fa在光管与强化换热管管束上的冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成,换热管公称外径为19.05mm、有效换热长度为1000mm。试验中,通过改进的Wilson图解法获得强化换热管水侧对流传热系数,利用2接点温差电偶测试蒸气与冷却水温差(±0.025℃),利用热电偶通过小周期标定法获取试验管进出水温差(±0.01℃);考察了冷凝温度、热通量对冷凝换热的影响。研究结果表明:HFC245fa在光管单管外冷凝传热系数与Nusselt模型预测值一致性较好;同热通量下,强化换热管单管上的冷凝传热系数为光管的13.5倍;光管管束上的试验结果比Nusselt管束模型预测值高20%～50%;强化管冷凝换热性能受作用热通量的影响较大。试验结果对工质与新管材推广、应用具有指导意义。     

基于滤板调控风量的电池组风冷性能分析与优化

首先通过搭建测试平台,对18650锂离子电池单体容量、内阻和温升进行实验测试;再对比单体温升仿真与实验结果的一致性;最后建立了动力锂离子电池组模型,通过单因素分析和正交实验,研究过滤板自由面积比、电池间距、风速和电池距离底部间距对电池组最高温度和温差的影响。电池以1 C放电时得出结论：添加过滤板提升了电池组温度场一致性,过滤板自由面积比为0.1, 0.9, 0.9时电池组温差最小。最终通过正交实验得到最佳组合为风速6 m/s、电池间距4 mm、电池距离底部间距4 mm,比优化前最高温度下降了22.5%,温差下降了74.8%。     

不同流体流向管壳式换热器换热特性试验分析

采用正三角形排列,壳体直径为325mm,换热管规格为φ25mm×2.5mm、长度为2000mm、数目为52根,折流挡板间距220mm布置,建立换热器的模型。通过计算冷流体（循环水）和热流体（氯苯）在换热器中的传热,得到热负荷、传热平均温差、传热面积、循环水用量。通过仿真分析E型、F型、J型壳体换热器的温度场、速度场、壁抬升距离,结果表明E型壳体换热器的温差、流速、换热最符合预设换热需求。同时为换热器结构设计提供了参考。     

立式花瓣管外空气螺旋流动传热及流阻性能研究

螺旋隔板花瓣管换热器具有优异的换热性能,但由于目前基础数据不足,螺旋隔板花瓣管换热器的应用还未能普及,研究花瓣管几何结构参数对换热过程的影响规律及传热机理,可为该类型换热器提供设计依据.今在实验中通过采用空气在缠绕金属螺旋片的换热管外套管环隙中的换热来模拟螺旋隔板换热器的换热过程,研究了空气在缠绕螺旋片的立式光滑管和不同翅片高度与间距的立式花瓣管外螺旋流动的传热与流阻性能,分析了花瓣管翅片高度和间距等主要几何结构参数以及管外空气流速对传热与流阻性能的影响.实验结果表明:翅片高1.5mm、间距1.0mm的花瓣管具有最佳的传热性能,花瓣管外空气对流换热系数是光滑管的1.48～3.24倍;在实验范围内,随着空气流速的增加,花瓣管外空气对流换热系数与流动阻力也相应增加,但综合换热性能下降并在空气流速为36.0～42.2m·s-1时达到最低值.     

螺旋翅片管束空气侧流动与换热特性研究

采用数值模拟与模化试验相结合的方法研究螺旋翅片管空冷器空气侧的流动与换热特性。分析翅片螺距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距对换热与阻力的综合性能影响;基于正交试验原理,以Q_v,Nu,Δp,f为指标,分析翅片螺距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距对不同指标的影响程度差异,并获得各指标均较优的翅片螺距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距的优化组合。结果表明:当其他结构参数一定时,PEC最优的翅片螺距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距分别为3.5,6.5,67,53.69 mm;Q_v,Nu,Δp,f较优的结构参数组合为翅片螺距3.5 mm、翅片高度15.5 mm、横向管间距67 mm、纵向管间距53.69 mm;与国标推荐结构相比,相同Q_v时优化结构的Δp明显较小。研究成果可为空冷器螺旋翅片管束优化提供依据。     

管内丝网强化传热及防垢技术研究与应用

介绍了1种通过在换热管内设置可往复运动的丝网来强化传热及防垢的技术方法.以某汽一水换热器为应用对象,试验研究了换热管尺寸为φ25 mm×2.5 mm,管内丝网钢丝直径分别为0.5、0.8、1.0 mm及不同钢丝间距时换热管的传热和阻力性能.试验结果表明,丝网钢丝直径为1.0 mm、钢丝间距为28mm时换热性能最佳.将该丝网应用于汽-水换热器的更新改造,并对改造前后设备的性能参数进行了对比,工业应用结果表明,采用该技术后,可减少设备换热面积约48%,且具有良好的防垢作用.     

竖直通道内水平管束自然对流的数值模拟

采用非稳态的层流模型对竖直通道内水平管束的自然对流换热进行了数值模拟。分析了管间距以及瑞利数的变化对管束自然对流的流动和换热特性的影响。数值模拟结果表明:随着管间距和瑞利数的增大,管间的流动由稳定的对称状态逐渐发展为随时间的周期震荡状态和混沌的震荡状态,并给出了管后所有对称流动状态消失的临界管间距和瑞利数。圆管换热在瑞利数较小时随管间距的增大变化较小,当瑞利数在106≤Ra≤108范围时,圆管换热总体随管间距的增大而减小。     

螺旋翅片管空冷器换热与阻力性能研究及优化

为了获得翅片螺距t、翅片高度h、横向管间距S_1和纵向管间距S_2对螺旋翅片管束换热与阻力性能的影响,并优化翅片结构,对12组螺旋翅片管束进行数值模拟,并通过模化试验验证。结果表明:t为2.3—2.6 mm时,增大翅片螺距,Nu与Eu都减小;h为9.5—15.5 mm时,增大翅片高度,Nu与Eu都增大;S_1为62—72 mm时增大横向管间距,Nu变化幅度很小,但Eu明显减小;S_2为53.69—63.69 mm时,增大纵向管间距,Nu与Eu减小的幅度很小;剪裁30°翅片对换热与阻力几乎无影响,但可以节省16.7%的翅片材料。提出了换热与阻力性能关联式,可为其他空冷器的优化提供依据。     

椭圆管束对流换热性能的数值模拟研究

运用计算流体力学(CFD)FLUENT软件,对水横掠叉排椭圆管束时管外流动和换热性能进行了二维数值模拟。结果表明,增加纵向或横向管间距,管束尾部的漩涡数量和大小都会有所增加,换热性能降低;纵向或横向管间距的减小,都会对尾部漩涡产生抑制作用,使换热性能提高。来流速度的增加会使管束换热效果增强。综合考虑管束换热性能以及阻力因素,纵向管间距与管束特征尺度的比值为3.0~3.5、横向管间距与管束特征尺度的比值为1.75,来流速度为4m/s时,可以实现低压损的情况下换热效果的显著提升。     

锚型导液器对HFC245fa水平管束外冷凝换热的影响

提出采用锚型导液器消除水平管束外膜状凝结换热管束效应的方法,通过对比试验研究了导液器对HFC245fa水平管束外膜状凝结换热特性的影响。设计了带锚型导液器的试验管束,试验管束由4列排深为5排的列管构成,试验换热管包括光管、二维肋管与三维肋管,试验换热管公称外径均为19.05 mm。结果表明：① 锚型导液器可有效控制管束效应对光管与三维肋管外膜状凝结换热影响,使排深为5处光管与排深为4处三维肋管冷凝传热系数分别提升33%与80%;② 锚型导液器对管束中单管冷凝换热性能的影响可忽略;③ 加装锚型导液器可使DN600卧式光管（或三维肋管）管束降低管材消耗20%（或30%）以上。     

气液两相流中顺列管束涡街特性实验研究

对受气液两相流横向冲刷的顺列管束旋涡脱离特性进行了实验研究。实验中通过测量顺列管束所受升力的频谱特性来确定涡街的脱离频率。实验中来流雷诺数的范围为 1.6× 10 4～ 8× 10 4,截面含气率的范围为 0～ 0 .30 ,横向管间距比 T/ D=1.5、 2 .0、 3.0 ,纵向管间距比 P/ D=2 .0、 3.0、 4.0。实验结果揭示了顺列管束涡街特性和斯特罗哈数随含气率、管间距、两相雷诺数的变化规律     

立式管壳式换热器封头内部气相数值模拟研究

基于FLUENT软件,采用RNGk-ε湍流模型对立式管壳式换热器进气封头内部含二氧化碳浓度为42％的窑气流场进行数值模拟.结果表明:封头内部压力较大区域的平均值约为0.347MPa;压力较小区域的平均值约为0.31 MPa;分布于径向半径240 mm至400 mm的环形区域内的换热管入进气口下端形成了一定强度的涡流,且涡流的轴向范围在100 mm以内;气流轴向速度最大与最小的换热管分别位于径向半径为100 mm和300 mm左右的区域内,这两个区域的气流轴向速度差随着轴向距离的增大而增大.     

水平管外降膜传热性能的数值模拟及实验研究

采用数值模拟和实验方法,研究了水平管降膜蒸发器换热管间为柱状流时管外降膜传热性能。利用Fluent软件对管外液体流动和传热过程进行模拟,得到液膜表面速度、管外壁面局部传热系数的分布规律,分析了喷淋密度和管间距对传热性能的影响,最后对比了数值模拟结果和实验数据。结果表明:液柱的冲击和管底液体汇聚产生的扰动明显提高了传热性能;传热系数最大值出现在液柱冲击换热管形成的滞止区,在换热管下半周传热系数变化较小,传热性能比较稳定;管外传热系数随着喷淋密度的增加而增大;当轴向无量纲距离L在-0. 3～0. 3区域时增加管间距对管外传热有利,但在0. 4～0. 5和-0. 5～-0. 4区域时传热系数随着管间距的增大而减小。实验结果验证了数值模拟的可靠性。     

弯曲内肋换热管综合换热性能的数值模拟

基于纵向涡强化换热理论提出了新型的强化换热管--弯曲内肋强化换热管。运用数值计算的方法,在Re=500～40000研究了新型强化换热管结构参数肋宽a、导程p、肋深e和Re数对Nu、f及换热性能评价指标PEC的影响,并拟合出换热管Nu、f的量纲为1关联式。结果表明:由于内肋的作用,在换热管的近壁面区域能够有效诱导产生沿纵向的涡旋结构,破坏壁面边界层,实现强化换热;导程p和肋深e对综合换热性能影响较大,肋宽a对综合换热性能影响较小,在Re=500～40000范围内,新型换热管较优的结构参数为p=10mm、e=0.6mm、a=1.8mm;与普通平滑圆管相比,当Re<2300,其换热性能Nu可达到普通圆管的2.9～7.0倍,沿程阻力系数f约为普通圆管的1.4～3.6倍;当500< Re <2300,其综合换热评价指标PEC可以达到2.6～4.6;当2300 <Re <40000时,其PEC可以达到1.2～2.3。     

不同椭圆管形状对平片换热芯片传热性能影响的试验研究

利用萘升华传质/传热比拟实验原理,研究了在椭圆管面积相等条件下,雷诺数在500～3500,不同椭圆管形状对平片换热芯片传热特性的影响;分析了同一椭圆管形状在不同片间距下以及在同一片间距下不同椭圆管形状平片换热芯片的传热特性.结果表明,对给定的雷诺数 Re,Sh数随着片间距的增大而增大;对不同椭圆管形状的换热芯片,在同一片间距及雷诺数 Re 下,椭圆管长短轴之比b/a=1.5时传热特性最好.     

热管蒸发器烟气侧换热性能数值分析

针对热管蒸发器内烟气侧的流动和传热问题,建立三维几何模型,采用数值模拟的方法研究了不同雷诺数下翅片螺距、翅片高度、管间距等因素对螺旋翅片管束传热和阻力特性的影响。结果表明:在研究范围内,随着翅片螺距的增大,螺旋翅片管的传热性能增强;随着翅片高度和管间距的增加,螺旋翅片管的传热性能减弱。随着翅片高度的增加,螺旋翅片管的阻力增大,随着翅片螺距和管间距的增大,螺旋翅片管的阻力性能减弱。研究发现,在所选用的翅片尺寸范围内,当螺距为10 mm、翅片高度为5 mm、管间距为55 mm时综合换热性能最佳。     

V型导液槽对HFC245fa水平管束外冷凝换热影响

试验研究了HFC245fa在水平光管与强化管管束外的冷凝换热特性,提出在管束中加装V型导液槽来消除管束效应的方法,并通过试验研究了V型导液槽对管束冷凝换热特性的影响。试验管束由4列排深为5排的列管构成,带导液槽管束的前4排管下方加装了两段长度为450 mm的导液槽;试验换热管公称外径为19.05 mm、换热长度为1000 mm。试验中,以Wilson描点法获得强化换热管水侧对流传热系数,以对比试验方法研究了V型导液槽对水平管束外冷凝换热性能的影响。结果表明：传统的管束效应模型仅在较小的热通量范围适用;凝液在管间的迁移形态与流态随管上作用凝液量的系列变化是导致管束效应变化的主要因素;加装导液槽可有效控制凝液在管间的迁移,控制管束效应;加装导液槽使光管单管冷凝传热能力下降10%左右,使光管管束总体换热能力提升4.5%相似文献   

锚型导液器对HFC245fa水平管束外冷凝换热的影响

提出采用锚型导液器消除水平管束外膜状凝结换热管束效应的方法,通过对比试验研究了导液器对HFC245fa水平管束外膜状凝结换热特性的影响。设计了带锚型导液器的试验管束,试验管束由4列排深为5排的列管构成,试验换热管包括光管、二维肋管与三维肋管,试验换热管公称外径均为19.05 mm。结果表明:①锚型导液器可有效控制管束效应对光管与三维肋管外膜状凝结换热影响,使排深为5处光管与排深为4处三维肋管冷凝传热系数分别提升33%与80%;②锚型导液器对管束中单管冷凝换热性能的影响可忽略;③加装锚型导液器可使DN600卧式光管(或三维肋管)管束降低管材消耗20%(或30%)以上。     

高温黄磷渣颗粒在余热锅炉内传热特性的模拟与实验研究

为了获得高温黄磷渣颗粒在余热锅炉内的传热特性，使用商用CFD软件Fluent研究高温黄磷渣颗粒在余热锅炉内的流动和换热问题，通过实验室实验研究渣粒流速、渣粒粒径、换热管间距对换热装置换热系数和热回收率的影响。结果表明：随着渣粒流速增加，换热装置的综合换热系数和热回收率逐渐增加；随着渣粒粒径增大，换热装置的综合换热系数和热回收率逐渐降低；随着换热管间距逐渐增加，换热装置的综合换热系数和热回收率逐渐降低。根据实验结果拟合了经验公式，为工程设计和应用提供借鉴。     

管壳式换热器的一种新的性能设计优化思路

结合国内生产企业实际,提出了管壳式换热器性能设计优化计算的一种新思路:(1)明确优化目标和变量,尽可能施加更为明确的约束条件;(2)根据管程流速的范围和换热管的内径,确定单程换热管数的取值范围;(3)按照采用的设计标准,确定壳体内径的取值范围;(4)最后根据壳径预估折流板间距,并按照一定策略迭代计算更新换热管长和折流板数。该思路极大减小了设计优化计算量,并可得到满足各项热力性能指标的换热器结构参数的绝大部分方案,与以往先预估传热系数法和其它智能算法相比,更为简单、直接,需要的信息更少,而得到符合要求的解决方案变得更容易、全面。