矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。     

带拓展面椭圆管束的换热、积灰及磨损特性研究

低温烟气换热器存在的积灰、磨损问题,会增加维修成本,降低换热系数,造成设备运行不稳定,引起安全事故等问题。利用数值模拟方法,采用可靠的数学模型,综合研究了不同拓展面的椭圆管束对烟气横向冲刷椭圆管束的换热、积灰及磨损特性的影响。结果表明：三种具有相同表面积拓展面的翅片椭圆管束具有不同的换热、积灰及磨损特性,其中,H形翅片管束具有最好的换热性能,略优于双H形翅片管束,矩形翅片管束的换热性能略差;由于开缝翅片的存在,H形翅片管束具有更好的抗积灰性能,然而,双H形翅片管束抗磨损能力略优于H形翅片管束。     

横向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的实验研究

为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机制的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行了实验研究,获得了横向节距对锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,并提出相应的关联式.结果表明:在横向相对节距范围2.31～3.15,相同雷诺数Re和纵向节距下随横向节距增大,翅侧努谢尔数Nu变化在±3%内;欧拉数Eu减小约20%;综合传热性能j/f(科尔伯恩传热因子与范宁摩擦因子比值)增大约25%.通过与错列光管管束的比较,表明锯齿螺旋翅片管束强化换热性能较优,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景.     

翅片散热管束流动传热性能对进风角度敏感性的研究

针对某一典型翅片散热管束,通过Fluent软件建立了该管束的流动传热数值计算模型,研究了空气流经翅片散热管束时的压降及其气侧对流传热系数对进风角度的敏感性,拟合得到翅片散热管束对流传热系数和压降计算特征关联式。同类型翅片管束的数值模拟结果验证了所建模型的正确性与适用性。计算分析表明,随着α的增加,换热系数h减小,压降Δp减小;随着γ的增加时,换热系数h增大,压降Δp增大。当α=0°,γ=90°时,流经翅片时的空气压降最小,空气与翅片管的换热效果最佳,翅片管流动传热性能最好。     

整体型螺旋翅片管束流动换热特性数值研究

整体型螺旋翅片管相比传统类型翅片管(高频焊螺旋翅片管和H型翅片管)具有显著优势,在锅炉低压省煤器上具有广阔的应用前景,但其流动换热特性尚不明晰。本文采用数值模拟的方法研究了翅片高度、翅片节距、横向管距和纵向管距对整体型螺旋翅片管束传热和阻力特性的影响。综合考虑流动性能、对流换热性能和固体导热性能,提出以η_0j/f~(1/3)表征翅片管综合性能。研究结果表明:Realizable k-ε模型的预测适用性最佳;横向管距减小,综合性能显著提升;翅片节距对综合性能影响不大;相对翅片高度h_f/d_0=0.32或相对纵向管距S_L/d_0=2.89时,综合性能最优。同时,拟合了错列整体型螺旋翅片管束(纵向4排)Eu和Nu的关联式,可为工程应用提供参考。     

水平矩形翅片椭圆管束的自然对流放热实验研究

本文对狭窄矩形槽道内水平矩形翅片管束的自然对流放热进行了实验研究,揭示了矩形翅片和张力绕片椭圆管束的放热强度与板间距ｄ、管间距Ｓ１、Ｓ２及空气流通截面比ε等之间的关系,并整理出有关曲线和经验公式;对散热器的设计和改进有一定的实用价值。     

电站间冷系统空冷散热器翅片管束流动传热性能的数值研究

空冷散热器为电站间接空冷系统的主要设备,研究空冷散热器翅片管束的流动传热特性,对于电站间冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。对间接空冷系统空冷散热器常用翅片管束流动传热性能进行了数值模拟研究,通过计算获得了空冷散热器冷却空气流动阻力和平均对流换热系数随迎面风速的变化规律,拟合得到了摩擦因子与努赛尔特数随雷诺数的变化关系。利用对流换热的综合性能评价标准(performance evaluation criteria,PEC),即Nu/f1/3,对6种翅片管束的流动传热性能进行了比较。结果表明,随迎面风速增加,空气对流换热增强,压降增加,翅片管的对流换热系数随之升高,摩擦因子降低,但是换热系数的增加幅度小于压降的增加幅度。Forgo型翅片管束综合流动传热性能优于椭圆型管束。本文研究结果为电站间冷系统空冷散热器的选型和优化设计提供了一定的理论依据。     

扰流孔及翅片间距对直接空冷蛇形翅片管流动与换热的影响

在传统直接空冷单排蛇形翅片扁平管上增设扰流孔以强化换热。本文应用Fluent软件对有、无扰流孔的2种蛇形翅片扁平管(蛇形翅片管)模型进行三维数值模拟,研究了1.4、2.2、3.0、3.8m/s4种迎面风速下不同翅片间距对有、无扰流孔的2种型式翅片管换热、阻力以及综合性能的影响。结果表明:与未开孔的蛇形翅片管相比,增设扰流孔的蛇形翅片管在各种翅片间距、迎面风速下使空气侧的换热系数提高1%～18%,且流动阻力略微减小;在较小的迎面风速范围内,增设扰流孔可以使相同工况下的最佳翅片间距减小。     

直接空冷凝汽器翅片管积灰的换热特性研究

为了深入研究空冷凝汽器散热管束积灰时的传热与流动特性,利用FLUENT软件数值模拟了翅片管束不同积灰厚度的传热及流动情况,对比分析了翅片管束不同积灰厚度的压力分布、温度分布及速度分布,计算得到了翅片管束5种积灰厚度的对流换热系数、传热系数及流动阻力随迎面风速变化的规律,拟合得到了摩擦系数及努塞尔数随雷诺数变化的关系。结果表明:随着迎面风速的增加,积灰前后的管外对流换热系数、传热系数以及流动阻力逐渐增加;同一迎面风速下,随积灰厚度的增加,对流换热系数和流动阻力增大,传热系数减小。     

空冷凝汽器U型翅片管水平布置间隙优化

研究及优化空冷凝汽器U型翅片管的水平布置间隙,对火电站空冷岛的设计与运行具有重要意义。基于FLUENT软件,以空冷凝汽器U型翅片管束为研究对象,对不同翅片管水平布置间隙下空冷凝汽器U型翅片的换热及流动特性进行数值模拟及计算,得到了空冷凝汽器冷却空气对流换热平均努谢尔数和摩擦系数随雷诺数的变化规律,并采用最小二乘法拟合得到了相应的关联式。针对U型翅片的换热及流动特性提出两种优化方案,并进行比较分析。结果表明:当流动损失能量较小时,空冷翅片综合性能评价指标不能准确反应出空冷翅片管的综合性能,需通过空冷翅片换热量进行优化,由此得出空冷凝汽器U型翅片管的最佳水平布置间隙。     

大气腐蚀对直接空冷单排管性能影响的试验研究

通过进行单排管铝翅片(A3003)的实验室模拟酸雨地区大气腐蚀加速试验,研究了腐蚀前后单排管束的空气侧阻力和热工性能的差异.结果表明,大气腐蚀12.8年的管束翅片表面出现密集点蚀,使得表面粗糙而引起空气侧阻力增大,管束换热系数降低,换热能力有一定程度的下降.     

进风角度对电站空冷凝汽器翅片管束流动传热性能的影响

空冷凝汽器翅片管束为电站直接空冷系统的主要设备,研究翅片管束的流动传热特性对直接空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。由于空冷凝汽器单元"?"型结构和轴流风机旋转构造,使得翅片管束进口风速及风向不均匀。针对电站空冷凝汽器翅片管束以及轴流风机产生的螺旋冷却空气流场,建立单排波形翅片扁平管束三维流动和传热物理数学模型。通过数值模拟分析和实验验证,得到了翅片管束空气侧流动传热特性和入口风速、进风角度的关系。通过支持向量机算法,对影响翅片管束阻力和换热性能的多种因素进行了分析,获得了相应的拟合向量。研究结果可为进一步优化直接空冷系统的运行特性奠定理论基础。     

非对称翅片管式换热器管外对流传热强化实验研究

提出一种新型非对称翅片管式换热器,通过不同工况的实验,研究其传热过程和传热效果,并通过计算传热系数比较其与环状翅片管管束和光管管束的传热性能。结果表明：非对称翅片管对流体的扰动强于环状翅片管和光管;相同参数条件下,非对称翅片管换热器的换热效果优于环状翅片管和光管式换热器;采取相同面积的换热面,非对称翅片管换热器比环状翅片管换热器更加紧凑。     

圆管束与椭圆管束换热、磨损及积灰特性的数值研究

为了从换热特性、流阻特性、磨损及积灰等方面综合分析对比烟气横掠圆管束和椭圆管束的性能,利用数值模拟的方法先是对圆管束、椭圆管束的换热及流阻特性进行了数值计算,验证了烟气横掠管束数学模型的正确性,然后对圆管束、椭圆管束的磨损及积灰情况进行了气固两相流冷态数值模拟。计算结果表明:与圆管束相比,椭圆管的换热系数减小7.72%,流动阻力降低了66.71%,椭圆管束的综合性能优于圆管束;椭圆管束具有更好的抗飞灰磨损性能,并且在工况较恶劣的环境下,椭圆管束的各排管子可降低磨损量21%~73%;由于椭圆管束具有更小的低速回流区域,更小的管壁低速区域,更优化的流场分布等优点,椭圆管束具有更好的抗积灰特性。因此,相比于圆管束,椭圆管束不仅具有更好的综合换热性能,还具有更优的防磨性能及抗积灰性能。     

直接空冷凝汽器翅片管颗粒沉积特性数值模拟

为了研究空冷凝汽器散热管束颗粒沉积的特性,以600MW直接空冷凝汽器翅片管束为研究对象,利用FLUENT对翅片管外颗粒沉积的特性进行了数值模拟研究,得到了不同翅片间距、不同翅片厚度及不同翅片高度对翅片管外颗粒沉积的影响,并对结果进行了比较与分析。结果表明:入口处的翅片管壁面及基管壁面的磨损量较大;随入口风速的增加,三种工况下的颗粒物沉积率和翅片管磨损量均随之增大;三种工况下的翅片管磨损量随固相体积分数的增大而增加。     

纵向翅片管在热管换热器中的应用

文章阐述了纵向翅片管换热器用于多灰烟气流体余热回收的必要性,并分别就纵向翅片管换热器与圆翅片换热器进行了传热性能与烟气流动阻力的对比试验。结果证明在试验条件相同,热管管径及材质相同,回收热量相同的情况下,纵向翅片管除换热系数略有下降外,其流动阻力、金属耗量、制造成本均低于圆翅片管,且运行中不需吹灰,是一项有发展前途的新产品。     

H型翅片椭圆管束传热及阻力特性的试验研究

对椭圆H型翅片管的传热及阻力特性进行含尘烟气条件下的热态试验研究,得到工业应用条件下的椭圆H型翅片管换热管传热及流动特性变化规律,给出了管外换热试验关联式及阻力试验关联式,并通过洁净管及稳定积灰工况的比较,得出试验元件的积灰变化规律,同时针对不同的翅片管布置方式进行分析,认为顺列布置条件下,积灰对于其传热特性及阻力特性的影响均小于错列布置,最高可达50%。     

钢制椭圆管矩形翅片空冷传热元件热力及阻力性能试验研究

通过对钢制椭圆管矩形翅片的不同管径、不同翅片间距的空冷传热元件进行热力及阻力性能试验,给出了相应的传热关联方程式及阻力方程式,可供工程设计时参考。     

H型翅片管传热与阻力特性数值模拟以及场协同原理分析

针对国内外研究人员对H型翅片管传热与阻力特性的研究结果差异较大以及对翅片厚度研究较少的情况,根据电站锅炉低温省煤器的运行工况,采用FLUENT软件计算低温省煤器横截面积恒定的6种H型翅片管的传热和流动阻力特性的变化规律。将数值模拟结果与采用其他文献计算方法以及实验关联式所得的结果进行对比,并利用场协同原理进行分析。结果表明:当H型翅片管横截面尺寸为2 mm×50 mm时,换热区域温度场和速度场的协同性较高、流动阻力较小,因此其综合传热性能较优。     

直接空冷扁平翅片管束散热性能的实验研究

扁平翅片管束是电站直接空冷系统的基本散热元件,研究其结构特点和流动换热特性,对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象,通过实验研究不同的翅片间距对翅片间冷却空气的流动换热特性的影响,以及垂直进风和倾斜进风工况下,翅片散热性能的变化。结果表明,在相同的风速下,随着翅片间距的减小,翅片的换热系数增大,而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下,翅片间距为56.8 mm时整体性能较优。翅片间距一定时,随着风速的增大,换热系数逐渐增大,阻力系数逐渐减小。但随着风速的增加,两者变化趋势渐缓。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。