单管顺流式系统立支管散热的计算

从理论上讲,在计算单管顺流式热水采暖系统散热器的面积时,应该扣除明设立支管的散热。但在实际设计中,却往往当作安全因素而不予考虑。这样,首先在经济上是不合理的。根据对实际工程的顺流式系统的分析计算、明设立支管的散热量相当于散热器负荷的15～20％。这是一个相当可观的数字。而且,在单管顺流式系统中,热水自上而下顺序流过各楼层的散热器。上面各层散热器面积的过剩,必然造成下层散热器进水温度偏低,从而,产生垂直失调,引起上热下冷。实际上恰恰相反是不安全的。因此,在计算单管顺流式系统的散热器面积时,应扣除明设立支管的散热。然而,由于这种系统中流过立支管的热水温度是逐层变化的,其     

静力增压单管采暖系统设计中的一些问题

众所周知,在热水采暖系统中,采用单管结构和供、回水管之间的高温差可大大节省投资。采用后者时,应该提高供水温度,这样可避免降低散热器表面平均温度而引起散热量的减少。实际上如果不采取相反的措施(指单是提高供水温度,而不采用高温差时),散热器表面温度就要同时升高,原则上就使散热器数量减少和相应地降低造价。然而,在舒适采暖中,散热器表面温度超过200°F     

钢制椭圆管格栅式采暖散热器的研究

散热器种类繁多且以圆管为主,而椭圆管散热器换热方面有着自己特有的优势.但是椭圆管的倾斜角度是可以变化的,倾斜角度不同散热器的散热量必然不同,文中将通过实验与模拟结合的方法给出最佳倾斜角度.     

竖直单U型地埋管传热模拟分析

针对地源热泵系统中的竖直单U型换热器的传热问题,利用FLUENT软件对其传热特性进行了稳态数值模拟。计算了管内流速,回填物导热系数,支管间距等因素对竖直单U型地埋管换热器换热性能的影响。通过数值模拟发现,管内流速过小时,地埋管换热器会出现严重的热短路现象。对比分析得出管内最佳流速为0.6 m/s～0.8 m/s;进回水支管间距越大,地埋管换热器换热性能越好;回填物的导热系数是影响地埋管换热器换热性能的一个重要因素,其最佳值与管内流速和管间距有关。综合考虑上述3个因素对地埋管换热器换热性能的影响,得出了支管间距为86 mm,管内流速为0.6 m/s～0.8 m/s,回填物导热系数为土壤导热系数的1～2倍时,竖直单U型地埋管的换热性能最好的结论。     

竖直U型埋管换热器换热特性研究

本文建立了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,通过对U型埋管两支管内循环流体的能量平衡方程的分析与推导,求得了该传热问题的解析解,得到了计算U型管换热器中流体温度沿深度变化的解析式。进一步研究了回填材料、管内流量、管脚间距、管材导热系数等因素对地埋管换热器换热性能的影响,并引入了钻孔换热效率来评价地下换热器的换热性能。     

小温差下水平椭圆管外表面淋激换热特性实验研究

污水换热器是制约着污水源热泵系统的关键部件,采用淋激式换热器代替传统的管壳式换热器和沉浸式换热器用于污水侧取水换热是解决污水换热器结垢、除垢和堵塞有效途径。在小温差下对水平椭圆管采用淋激方式对其换热表面的换热特性进行实验研究,通过理论和实验相结合的方法,研究不同管内Re、管外喷淋密度、管间距d和入口温度t对传热系数的影响,得到了小温差下水平椭圆管淋激换热特性的关键影响因素,从而为淋激换热装置设计提供技术指标。结果表明:增大管外喷淋密度和提高管内入口温度能够有效提高换热管传热系数,而提高换热管内流速和增加管间距对传热系数影响不是很明显;淋激方式下水平横管管间距应该设置在40mm处,换热管内流体流速控制在一个合理经济流速范围内即可。     

LNG空温式气化器的换热计算

对LNG空温式气化器的单根翅片管进行模拟换热计算,计算时将翅片管分为单相液、两相以及单相气3区,得出了管外壁温度、管内流体温度以及管内流体表面传热系数沿管长的分布。     

无渗流条件下U形地埋管换热器能效特性研究

选取无穷远边界值,利用三维数值模型对无渗流条件下地埋管换热器传热过程进行动态模拟,研究了地埋管换热器能效系数的主要影响因素.结果表明,增大岩土体导热能力和埋设深度及适当减小管内流速能够提高地埋管换热器的能效系数,而加大支管间距仅能在较短换热时间内提升地埋管的换热能效;采用间歇运行模式,特别是小周期循环和较长时间温度恢复期,有利于提高地埋管换热器的能效系数;岩土体初始温度和地埋管进口温度的变化并不影响地埋管换热器的能效系数.     

地埋管地源热泵地埋管管径的选取

详细阐述了地埋管管径对水泵能耗和地埋管换热性能的影响,在地埋管内水流量一定的情况下,选取5种不同管径进行了分析。结果显示,适当增大地埋管管径可减小流体在地埋管内流动时的沿程阻力,降低水泵运行能耗;减小地埋管管径可以增强地埋管内循环水与管壁的对流换热。应该综合考虑,确定最佳管径。     

多相变材料蓄热器蓄热特性数值模拟研究

本文基于单蓄热介质套管式蓄热器蓄热过程中换热流体沿流向的温度分布特点,提出了多相变材料套管式蓄热器,并采用数值模拟的方法研究了该蓄热器的蓄热过程特性,分析了蓄热过程中换热流体沿流向的温度变化特性,蓄热材料的熔化及温度分布特性。与单蓄热介质(切片石腊)相比,多相变材料(切片石腊和石蜡C16)蓄热器换热流体出口温度降低了38%,且达到相同液相率时其蓄热时间缩短了15%。结果表明,在蓄热时,相变材料的熔化温度随换热流体温度降低而相应降低将有利于提高蓄热速率、增大单位时间内的蓄热能力。     

螺旋管烟气-水换热器换热特性数值模拟

以沉浸式螺旋管烟气-水换热器(由水箱、烟气管组成)为研究对象,采用Fluent软件,在换热时间10 min、烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下,对烟气管内静压分布、烟气管内烟气密度分布、水箱内水温分布、烟气管内烟气温度分布进行模拟。结合模拟结果,比较不同换热时间,烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下水箱平均温度及换热热流量。烟气入口流速对水箱内水温分布影响显著,主要体现在水箱内水的主要升温部位不同。低烟气入口流速时水箱主要升温部位位于烟气管入口附近区域,高烟气入口流速下除烟气管入口附近区域外,直管段与螺旋管段上部、中部区域升温也较为明显。高烟气入口流速条件下水箱及烟气管内温度场分布更加均匀,相同换热时间内高烟气入口流速下换热效果更好。两种烟气入口流速条件下,烟气管出口烟气温度均接近107℃,烟气热量得到了比较充分的利用。螺旋管段中部、下部烟气温度梯度较小,且换热效果不明显,因此在换热器设计时可适当缩短螺旋管段长度。     

螺旋管结构对超临界甲烷换热特性的影响分析

采用数值模拟方法,对螺旋管结构参数(螺旋管内直径、螺旋直径及螺旋升角)对超临界甲烷在螺旋管内流动换热特性的影响进行研究。通过螺旋管内表面传热系数及比摩擦压力降表征管内流动换热性能,对螺旋管出口横截面的流速与温度分布进行分析。结果表明：螺旋直径及螺旋升角相同时,随着螺旋管内直径减小,表面传热系数达到峰值时的入口温度及峰值、比摩擦压力降均增大。螺旋直径及螺旋升角相同时,随着螺旋管内直径增大,出口横截面的平均流速逐渐增大,管道内的高温流体所占横截面面积越大且越贴近壁面,且横截面最高温度增大。螺旋管内直径及螺旋升角相同时,随着螺旋直径增大,管内表面传热系数峰值小幅度降低,不同入口温度范围表面传热系数与螺旋直径呈现不同变化规律。此外,比摩擦压力降随着螺旋直径增大而逐渐降低。螺旋管内直径及螺旋升角相同时,随着螺旋直径减小,出口横截面流速增大且横截面流速的分层现象越明显。随着螺旋直径增大,管内高温流体所占横截面面积逐渐减少且逐渐远离壁面,同时横截面温差降低。螺旋升角对超临界甲烷在螺旋管内的流动换热性能影响较小。     

超临界二氧化碳在套管式换热管中的实验研究

在四种不同形式的套管式换热管中对二氧化碳的换热性能进行了实验研究。结果表明：在质量流量不变的条件下,不同的压力和入口温度下超临界二氧化碳在单直管内的局部换热系数随着温度的降低先升高后降低;对于不同的管型,相同的压力和进水温度条件下二氧化碳在三直管和双螺旋内管的换热量基本相同,两者出水温度的变化也相同;单螺旋内套管在出水温度、换热量、换热系数等各项换热性能指标都比单直管好,双螺旋管内的换热系数高于三直管,从而得出螺旋套管的换热性能优于直套管换热管。     

地埋管换热器热响应测试与模拟研究

对48m深双U型地埋管进行热响应测试,并使用线热源模型对实验数据进行分析。计算得到该测试地点土壤导热系数为1.44W/(m.K),进水温度为37℃时,每米井深散热量为91.14W/m。在实验的基础上,建立地埋管全尺寸换热模型,该模型水流进口条件与实验一致,土壤导热系数、地下初始温度等均为实验测得数据。以换热量比较,模拟结果与实验结果相差6.8%。在验证模型精度的基础上,对50m、60m、70m埋深的单U及双U型换热器进行模拟比较。进水温度为36.85℃时,对于单U型管,单位井深换热量分别为59.19W/m、56.23W/m、53.40W/m;对于双U型管,单位井深换热量分别为94.16W/m、90.00W/m、85.93W/m。不同深度的地埋管,双U型换热性能优于单U型,散热量约高37%,但是单U型管出水温度低于双U型管。     

混凝土内部T型弯管流动换热数值模拟

采用有限元方法计算了三通弯管的流场分布和换热效率.获得了T型弯管横截面的平均速度和Nu换热系数沿管程的分布曲线.数值结果表明,弯曲位置附近流场分布复杂,弯曲位置后水流量得到二次分配;分支管壁出现分离区和回流区,横截面出现二次流.Nu数在主管和分支管沿管长方向均出现衰减,且分支管衰减比率大于横向管.在数值分析混凝土结构温度场中,应注意弯管节点附近施加不同的换热系数.     

高温工质冷凝换热试验台设计

系统介绍了高温工质冷凝换热试验台的设计方法。试验台由高温工质自然循环子系统、冷却水机械循环子系统和计算机监测控制子系统构成,试验段进出口温差及冷凝管进出口温度的测试、蒸汽锅炉充注量及液位控制、高温水箱自然作用水头的设计、冷却水流量计量水箱的设计等是试验台设计中值得重视的问题。根据误差分析结果,该试验台冷凝传热系数的相对误差为±7.19%,管内、管外的冷凝换热系数的相对误差分别为±4.95%和±8.73%。     

套管式地埋管换热器温度分布及换热性能计算

在设定钻孔壁温度均匀且不随时间改变的前提下,建立两种循环水流动方式下(外进内出:循环水由外管流进,内管流出;内进外出:循环水由内管流进,外管流出)的套管式地埋管换热器(以下简称换热器)稳态换热模型,采用解析法计算环形流道、内管循环水沿程温度。将换热器能效、换热流量作为评价指标,分析换热器换热能力的影响因素。在供冷工况下,得到以下结论:虽然两种流动方式的循环水沿程温度分布不同,但换热器出口循环水温度相同。设定参数条件下,采用内进外出流动方式,内管内循环水在下降过程中温度逐渐降低,环形流道内循环水在上升过程中温度也逐渐降低。采用外进内出流动方式,环形流道内循环水在下降过程中温度逐渐降低,而内管内循环水在上升过程中温度逐渐升高。虽然外进内出、内进外出流动方式的环形流道与内管间均存在热短路现象,但外进内出流动方式的热短路现象更加明显。增大内管壁热导率,使两种流动方式的热短路现象明显增强。增大外管壁热导率,有利于改善两种流动方式的热短路情况。其他参数不变的情况下,换热器进出口循环水温差、能效、换热流量均随钻孔深度的增大而增大。其他参数不变的情况下,换热器进出口循环水温差随循环水质量流量的增大而逐渐降低;能效随循环水质量流量的增大而减小,并趋于稳定;换热流量随循环水质量流量的增大而增大,但增速逐渐放缓。其他参数不变的情况下,换热器进出口循环水温差随外管壁热导率的增大先迅速增大,然后趋于稳定。其他参数不变的情况下,换热器进出口循环水温差随内管壁热导率的增大先迅速减小,然后趋于稳定。能效、换热流量的变化情况与套管式地埋管换热器进出口循环水温差随内外管壁热导率的变化情况一致。     

压水堆稳态系统程序开发

针对一体化压水堆的具体结构,建立合理的系统模型,利用FORTRAN90语言开发了系统稳态计算程序。利用本程序对满功率强迫循环和30%功率自然循环稳态运行工况下的热工水力特性进行了分析,得到了蒸汽发生器套管段一二次侧冷却剂和换热管内温度沿轴向高度的分布,冷却剂及燃料元件温度沿堆芯轴向的分布等结果,并利用RELAP5程序进行验证,证明了本程序的可靠性。本程序可以作为一体化压水堆系统的热工水力方案设计,也可用于系统的运行和安全管理。     

基于微热管阵列的地板辐射采暖系统性能实验研究

设计并搭建了基于微热管阵列的新型地板辐射采暖系统,对系统核心换热单元的热性能进行实验研究,主要对不同供水温度、流量和流动阻力进行了测试。结果表明:地板表面温度和散热量随供水温度的升高而明显增加,随流量的增加呈缓慢上升趋势。当供水温度为40℃,流量为300 L/h时,传热模块的传热功率达154.93 W/m2,在相同室内设计温度条件下,比传统地板辐射采暖系统的传热功率高29.33 W/m2,新型地板辐射采暖系统在较低的供水温度下即可满足供暖需求,且换热更高效,具有一定优势。     

方形冻结管单管冻结温度场数值分析

为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工机械能耗的问题,可将传统圆形截面设计成异形截面。对方形冻结管的截面形式和施工工艺作一简单介绍,运用有限元软件对方形截面冻结管单管冻结时的温度场发展规律进行研究,主要得出:与传统圆形冻结管技术相比,方形冻结管具有较大的单位体积材料比表面积,因而可以在不增加工程量的前提下大大提高单管冻结能力,从而提高性价比;虽然方形冻结管为非圆形截面,但其冻土帷幕温度也是以冻结管为圆心呈同心圆分布,离冻结管越近温度越低;冻结20d时,-10℃圆形冻土帷幕半径发展为300mm;冻结40d时,0℃和-10℃圆形冻土帷幕半径分别为900mm和400mm;方形冻结管比圆形冻结管降温快,制冷效果更好。所得结果可为今后类似工程设计提供理论参考依据。