H型翅片椭圆管低低温省煤器换热与阻力特性研究

为满足燃煤电站节能减排要求,不同型式的翅片管省煤器已广泛应用于新建或在役的电站锅炉中。椭圆管的流线型外形使椭圆管的传热与阻力性能以及防积灰和磨损性能比圆管更佳,为此,对适用于低低温省煤器的不同结构H型翅片椭圆管束的换热与阻力特性进行了模化试验,并与应用于燃煤电站锅炉省煤器的H型翅片圆管束性能进行了比较和分析。结果表明:H型翅片椭圆管束具有明显的优势,值得在低低温省煤器中推广应用。     

H型翅片椭圆管束传热与阻力特性的实验研究

对H型翅片椭圆管束的管外侧传热与阻力特性进行了模化实验研究,得到了H型翅片椭圆管束的管外侧传热与阻力特性变化规律,分析了横向管间距s_1与纵向管间距s_2对H型翅片椭圆管束传热与阻力特性的影响。研究表明:在研究范围内,随着s_1的增大,管外侧传热性能变差、阻力减小;随着s_2的增大,管外侧传热性能明显变差,阻力明显减小;且纵向管间距s_2对传热与阻力性能的影响比横向管间距s_1更明显。     

环形翅片效率的简化计算方法

在保持换热效果不变的情况下,用相应的直翅片替换环形翅片,推导出了环形翅片效率的简化计算公式。该计算方法与直翅片效率的计算式相近。借助这一简化计算方法可以直接求解出环形翅片的翅片效率,而无需查取图表和曲线,为翅片管换热器的程序设计和工程计算带来很大方便。通过实例和比较计算证明了这一方法是可靠的和准确的。     

圆形基管位置对于H型椭圆管翅片管束传热和流动特性影响

基于FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型对H型椭圆翅片管束的传热与流动进行数值模拟,分析圆形基管位置对H型椭圆翅片管束的传热和流动的影响。结果表明:圆形基管位置往后移,翅片管束Nu减小,圆形基管处于第一排时,管束传热明显优于后三排位置,其Nu相较于第四排B4型翅片管束的Nu高16%,全椭圆基管A型翅片管束的Nu高15%。圆形基管位置后移,翅片管束f越小,但差别较小。在综合热力性能方面,圆形基管处于第一排时,管束表现最优。     

矩形钢翅片椭圆管簇的试验研究

用于大型电站的钢制方翅片椭圆管空冷换热器,并按电站空冷器的通用排列形成制造管族试验小样,通过实验得出其换热和管外阻力性能及二者与迎面风速的关系以满足产品设计优选的需要,同时还按近似等换热面积制造了一个钢管铝轧片式圆管族小样,与其进行对比实验.     

正六边形翅片圆管的翅片效率数值计算

本文对正六边形翅片圆管的翅片效率进行了理论分析，建立了物理模型及数学模型，用数学方法计算出了翅片上的温度分布及翅片效率，并绘制了翅片效率的计算图线，分析了按环肋近似计算的误差。     

错列锯齿翅片流动及传热特性的参数化数值与试验研究

采用CD40柴油机油为工作介质,在发动机冷却系统实际工况下,对21种几何尺寸的错列锯齿型不锈钢翅片进行了研究。考察了齿高、齿距、齿开窗宽度、齿厚、齿型角、错齿距对错列锯齿型翅片流动及传热特性的影响,结果表明:在研究参数范围内,齿高为3.2 mm、齿距为14 mm、开窗宽度为1.5 mm、齿型角为70°、齿厚为0.5 mm、错齿距为齿距的1/4时,翅片的综合性能最优。通过仿真数据拟合,得到了基于雷诺数和无量纲参数s/ht、/s、t/b的传热因子、摩擦因子的关联式。70%的传热因子试验值与关联式值的相对偏差在±10%以内;摩擦因子试验值与关联式值的相对偏差在5%~15%,可用于该型翅片的选型和前期设计。     

矩形翅片的传热分析与数值模拟

对椭圆芯管矩形翅片和大功率晶闸管用热管散热器偏心圆芯管矩形翅片的传热进行了分析和数值模拟,获得了相应的肋效率曲线,并与已有的近似解作了比较。初步考查了偏心度、材料变物性和翅基温度的不均匀性对偏心圆芯管矩形翅片传热的影响。     

平直翅片换热器空气侧换热与阻力特性研究

以平直翅片管式换热器为研究对象,利用计算流体力学(CFD)软件进行流动与传热模拟计算。采用正交试验方法确定模型工况,对换热负荷15 kW,设计气温30℃,入口风速为1～5 m/s,管壁温度为40～60℃,翅片间距为1～5mm、翅片厚度0.5～4 mm、管纵向间距为0.5～2.5倍外管径,管排数为1～5排的计算工况进行努塞尔数、阻力因子的计算分析。参数敏感性分析结果表明:在1 mm≤翅片间距δ≤5 mm,444≤雷诺数Re≤3 405时,翅片间距δ是对努塞尔数Nu及阻力因子f影响最大的结构参数。在该范围内提出了由翅片间距与特征长度比值组成的无量纲参数对努塞尔数Nu与阻力因子f的计算关联式。该关联式参数图表明:翅片间距δ越小、雷诺数Re越大,对提高平直翅片努塞尔数、降低阻力因子越有利。     

翅片螺距和翅片高度对折齿型螺旋翅片管束传热及阻力特性的影响

折齿型螺旋翅片管是在平齿型螺旋翅片管的基础上改进而成的一种新型翅片管.为获取其在错列布置下的传热和阻力特性的变化规律,对5组试件进行了模化试验.结果表明:当pf/do在0.096～0.134时,空气侧Nu数随翅片螺距的增大而增大,当pf/do在0.134～0.233时,翅片螺距对于Nu数影响很小;Eu数随着翅片螺距的增大而减小;当Hf/do在0.365～0.471时,存在最优翅片高度,使得空气侧Nu数最大;Eu数随着翅片高度的增大而增大.     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

不同翅片类型对换热器性能影响的模拟计算

针对水-水换热蓄热水箱中的换热盘管,选取3种翅片类型,分别为环型、十字型以及H型。利用Fluent建立三维数值计算模型,在同一标准计算工况下,采用整体换热量、平均对流换热系数、Nu以及翅片效率4个参数对不同翅片类型下下的换热性能进行评价,并与光管情况进行对比。计算结果表明,3种翅片类型中十字型翅片换热性能最佳,其整体换热量、平均对流换热系数以及翅片效率均为最大值。与光管相比,十字型、环型以及H型翅片的整体换热量分别增加46.13%、4.23%、20.44%。     

连续型与锯齿型螺旋翅片管翅片效率计算与分析

介绍了烟气换热领域常用的两类高频焊钢质螺旋翅片管.指出目前存在多种连续型与锯齿型高频焊螺旋翅片管翅片效率计算方法,不便于同类换热实验结果的相互比较.通过深入分析与计算比较,对连续型与锯齿型高频焊螺旋翅片管分别给出了建议的翅片效率计算方法,供相关的工程设计及实验研究选用.两种管型的翅片效率比较表明,锯齿翅片的翅片效率较高,提高的幅度随翅片高度增大而增大.     

H形翅片管束传热和阻力特性的试验与数值模拟

根据大型电站锅炉省煤器的运行工况,对单H形和双H形翅片管束气侧的传热与阻力特性进行了模化试验研究,并利用Fluent软件对H形翅片管束的流场和温度场进行了数值模拟,得到单H形和双H形翅片管束的传热与阻力特性变化规律.结果表明:H形翅片管束的传热和阻力特性与气体的Re有关,随着气体Re的增大,气侧Nu不断增大,传热性能提高,而Eu则逐渐减小,并趋于定值;在相同Re下,单H形翅片管束气侧Nu大于双H形翅片管束气侧Nu,而气侧Eu则小于双H形翅片管束气侧Eu;数值计算结果与试验结果误差较小,采用数值计算方法能比较准确地分析H形翅片管束的流动与传热特性.     

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     

百叶窗翅片的传热和阻力性能试验研究

风洞试验台上对8种不同结构参数的百叶窗翅片进行传热和流动阻力的性能试验。分析比较了翅片长度、翅片间距、翅片高度对其传热和阻力性能的影响，其中翅片长度和翅片间距对无量纲传热j因子和摩擦阻力f因子影响较大，翅片高度影响较小。同时采用3√j/f因子综合评价了8种翅片的强化传热效果。结果表明，翅片长度对强化传热影响最为显著。     

空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管束外空气的流动与传热特性

研究空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管管束外空气的流动与传热特性,对火电站空冷岛的设计与运行具有重要意义.通过CFD模拟,获得了椭圆翅片椭圆管管束外冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷凝汽器冷却空气对流换热平均Nu和摩擦系数f随Re的变化规律,并采用最小二乘法拟合得到了相应的关联式.结果表明:随冷却空气流动Re的增大,Nu增大,f减小.     

椭圆管矩形翅片清洗影响因素的数值分析与优化

对电站空冷凝汽器椭圆管矩形翅片空气侧进行了液固两相流清洗的数值模拟,分析了清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数对壁面平均剪切应力及流动阻力的影响。确定最优清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数的组合形式。结果表明:随着清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数的增加,壁面平均剪切应力和流动阻力均持续增大并呈单调增加趋势;综合考虑清洗效果和节水节能,采用正交试验法分析确定清洗椭圆管矩形翅片的最优组合为入口流速14m/s,固相颗粒粒径0.4mm,固相体积分数0.06。结果为椭圆管矩形翅片的优化清洗提供理论基础。     

矩形翅片椭圆管换热器熵产分析及结构优化

针对矩形翅片椭圆管换热器的三种排列方式,用计算流体力学(CFD)方法,采用标准k-ε湍流模型和增强型壁面函数法得到换热器流动换热数据,在此基础上采用热力学第二定律的熵产分析法,对不同管束排列方式及各结构参数下的换热器熵产进行分析。用田口法,得到不同排列方式各结构因素对熵产的贡献率,并给出错排和错列结构的具有最小熵产的优化结构参数组合。发现错列结构不可逆损失最小,而顺排结构损失最大。横向管间距是错排结构熵产的重要影响因素,而对于错列结构,横向管间距在压力熵产中起主导作用。     

平直-波纹翅片扁平管外空气流动与换热特性的数值研究

利用Fluent软件,完成了平直翅片、波纹翅片和6种不同结构的平直-波纹复合翅片扁平管空气侧流动和换热的三维数值模拟研究。对温度场、速度场、表面平均传热系数、进出口压降、综合换热性能因子进行了分析对比,揭示了进口风速(1m/s～5m/s)、复合翅片中波纹翅片所占比例以及所处位置对翅片表面平均传热系数、通道进出口压降和综合换热性能因子的影响。结果表明,复合翅片中波纹翅片所占比例是影响进出口压降的主要因素;复合翅片中波纹翅片所处位置对换热性能的影响显著,但对进出口压降的影响很小;平直-波纹复合翅片可以提高蛇形翅片扁平管换热器的综合性能;当迎面风速大于2.6m/s时,B15P5型复合翅片的综合换热性能最优。