结霜下空温式深冷翅片管传热特性

翅片管的传热特性决定着液化天然气(LNG)空温式气化器的气化性能，且管外表面结霜对传热特性的影响不可忽略。以空温式深冷翅片管为研究对象，建立翅片管空气侧传热模型，引入霜层物性参数经验公式，探究霜阻随风温与气化时间的变化规律，采用流体体积函数(VOF)多相流模型捕捉翅片管内气液两相区的流型，模拟分析结霜结露工况下翅片管内流动沸腾传热过程，研究单根翅片管管内外流固耦合传热机理。结果表明：强制通风下，当送风温度为273 K时，翅片管持续气化运行15 000 s,霜层厚度为10.8 mm,天然气出口温度为267.2 K;提高送风温度，有利于翅片管持续稳定运行；管内气相区长度随着送风温度的降低而降低，其占总管长的比例从303 K时的75%降低到了273 K时的35%;随着LNG入口流速的增大，管内流体传热系数提高且提前达到峰值，但达到0.8 m/s时管内出现传热恶化，导致液态天然气气化不完全，需选取合理的入口流速值。     

浸没燃烧式气化器换热管内跨临界液化天然气的传热特性

浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律,获得了入口速度、入口压力和壁面热通量对局部传热系数的影响规律,提出了适用于预测管内跨临界LNG传热特性的量纲为1关联式。结果表明,沿着LNG流动方向,局部流体传热系数先增大后减小,且最大值出现在拟临界温度附近,超临界条件下LNG热物性剧烈变化是引起强化传热的主要原因;在一定范围内,提高入口速度可以有效地强化流体传热能力,局部流体传热系数的最大值主要取决于入口压力,增加壁面热通量会缩短局部流体传热系数达到最大值所需的时间;提出的量纲为1传热关联式平均绝对相对误差为6.53%,且预测值落在±25%相对误差范围内的比例为99.42%。该研究成果可为掌握SCV设计方法和高效运行技术提供参考。     

三维竖直圆管内流动沸腾的数值模拟

沸腾传热及气液两相流动都是常见的物理现象,其流动形式及传热机理复杂.文章借助于CFX流体计算平台,模拟了水在三维竖直圆管内的过冷流动沸腾过程,给出管内流体状态参数的变化规律.得到沿管长的气相体积分数的变化规律,沿管长沸腾传热系数的变化趋势,明显地看到沸腾对传热的强化作用,得到径向液体温度分布情况.对过冷流动沸腾的内在机...     

微细通道中R32流动沸腾换热的数值模拟

利用VOF多相流模型对R32在1、2mm水平光管内流动沸腾换热进行了二维非稳态数值模拟。模拟的工况为:质量流速100kg·m2·s~(-1),热通量12kW·m~(-2),饱和温度15℃。模拟结果显示:2mm通道内工质的流动沸腾过程依次经历了液相单相流、泡状流、弹状流;1mm通道内工质的流动沸腾过程依次经历了液相单相流、泡状流、受限泡状流、弹状流。利用模拟所得气相体积分数分布、温度分布,分析了R32管内流动沸腾过程中的基本规律和气泡运动特点,以及管径对流动沸腾换热过程流型的影响。利用数值模拟结果与实验结果进行对比,显示较好的一致性。     

SCV蛇形换热管内超临界LNG传热特性数值模拟

LNG沉浸式汽化器在液化天然气接收站应用广泛,管内超临界LNG的传热特性对SCV运行有重要影响,为此,建立了单根蛇形换热管内LNG流动传热过程的数值计算模型。分析了管程压力、热通量、入口速度及物性变化对管内流体温度与局部传热系数的影响规律。计算结果表明,局部传热系数沿流动方向呈先增大后减小的趋势,并在准临界点附近达到峰值;由于二次流现象,传热系数在弯管处发生突变。在操作压力范围内,压力越大,局部传热系数峰值越小;热通量越大,局部传热系数峰值越早出现,峰值过后系数下降越快,出现传热恶化现象;而入口速度越大,局部传热系数越大,其峰值出现位置越靠后。该数值模拟结果可为LNG沉浸式汽化器的设计提供参考。     

微细通道中R32流动沸腾换热的数值模拟

利用VOF多相流模型对R32在1、2 mm水平光管内流动沸腾换热进行了二维非稳态数值模拟。模拟的工况为：质量流速100 kg·m²·s^-1,热通量12 kW·m^-2,饱和温度15℃。模拟结果显示：2 mm通道内工质的流动沸腾过程依次经历了液相单相流、泡状流、弹状流;1 mm通道内工质的流动沸腾过程依次经历了液相单相流、泡状流、受限泡状流、弹状流。利用模拟所得气相体积分数分布、温度分布,分析了R32管内流动沸腾过程中的基本规律和气泡运动特点,以及管径对流动沸腾换热过程流型的影响。利用数值模拟结果与实验结果进行对比,显示较好的一致性。     

亚临界压力下空温式气化器传热特性研究

空温式气化器有着不耗能、构造简单、价格低廉等优点，被广泛应用于LNG气化调峰站。在LNG的气化过程中，传统的空温式气化器的翅片管表面会出现结霜，从而使其传热性能下降。模拟了亚临界压力下空温式气化器纵向翅片管的传热特性，得到了翅片管外壁温，管内流体温度，霜层厚度，管内外对流换热系数等参数沿管长的分布规律。     

集成冷能半导体温差发电的AAV传热特性研究

在LNG气化过程中，传统空温式气化器会将翅片管在LNG气化过程中释放的冷能白白浪费掉，而在翅片管管外加上半导体温差发电装置后则可以将这些冷能利用起来，转化为电能供人们使用。本文模拟了传统空温式气化器在集成温差发电装置后对翅片管的传热特性，得到了翅片管外壁温、管内流体温度、管内外换热系数、发电密度与发电效率等参数沿管长的分布规律。     

《化工学报》2006年第57卷第11期目次

传递现象表面活性剂添加对歧管式微通道阻力特性的影响三维翅片管外螺旋流动传热强化过渡状冷凝传热模型三种内翅片管管内流动与换热特性矩形窄通道内带纵向涡发生器的传热强化管内周期性自旋流强化传热的结构优化碳纳米管悬浮液在重力热管中的沸腾特性振动力场作用下的单螺杆挤出机固体输送理论水平细圆管内非共沸混合工质的流动沸腾高压下高比表面丝网规整填料传质性能的测试多相流水平管内气液两相泡状流进口段壁面切应力同轴双通道气流式雾化喷嘴初次雾化过程催化、动力学与反应器金属卟啉负载炭黑电催化剂氧还原性能Mn、Fe取代六铝酸…     

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。     

铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验研究

基于超快激光技术加工铜基正弦波弯曲型微通道,以去离子水为流动工质,在不同质量流量和热通量条件下,对弯曲型微通道内流动沸腾特性进行试验研究。基于温度/压力数据和流动可视化结果,发现通道传热系数随出口干度增大,呈迅速增大后减小并趋于稳定趋势,正弦波微通道相较直微通道具有更好的换热性能,传热系数最大提高127.7%,压降仅增加14.4%。波状通道结构能明显抑制流动沸腾中不稳定现象发生。通过可视化试验发现,随热通量增大,流型经历泡状流-弹状流-环状流的转变,换热主导机制由核态沸腾逐渐过渡到薄液膜蒸发。     

浸没燃烧式LNG气化器传热计算初探

对浸没燃烧式LNG气化器（SCV）传热计算方法进行了研究,通过分段计算,校核现有传热计算模型对浸没燃烧式LNG气化器传热计算的适用性。管外传热利用流体横掠管束Zukauskas模型,管内段传热利用Dittus-Boelter模型、Shah （1982）模型、Kandlikar（1990）模型和Kew and Cornwell （1997）模型分别进行计算,结果表明,Kandlikar（1990）模型和Kew and Cornwell （1997）模型对LNG管内沸腾换热的计算结果偏差较小,分别为38.46%和38.33%。     

管壳式换热器传热传质特性研究综述

换热器是各种具有热能行业中应用最为广泛的设备之一,往往占设备总投资的很大一部分。本文设计了用于LNG的管壳式换热器,并研究了不同几何结构参数的管壳式换热器壳侧和管侧对传热、压降和换热器体积的影响。通过改变换热管外径、中心筒直径和层数来分析绕管换热器壳侧和管侧的传热性能的影响因素;并得出了管壳式换热器内速度场,温度场,相变含汽率和平均沸腾传热系数的分布规律。比较管壳式换热器内流体流动和传热特性,分析了不同质量流量对LNG汽化传热性能的影响及对换热器壳侧相变传热及两相流动对设备性能的影响。对改善换热设备性能并提高换热效率的研究提供了参考。     

CuO-Al2O3/H2O纳米流体池沸腾传热实验及分析

为探究纳米流体池内沸腾换热特性及其影响因素,利用"两步法"制备了体积分数为0.001%—0.1%的Al_2O_3/H_2O、CuO/H_2O纳米流体以及CuO-Al_2O_3/H_2O混合颗粒纳米流体,并进行池内沸腾换热实验。结果表明:测试的体积分数范围内,纳米流体沸腾换热系数随体积分数的增大而增大,起始沸腾过热度随体积分数的增大而降低,纳米流体的传热强化率随热流密度的增大而减小。实验中,混合纳米流体的传热性能始终优于去离子水和单一颗粒的纳米流体,Al_2O_3、CuO及两者的混合纳米流体沸腾传热系数增强率最高分别达到178.2%,213.2%和253.2%。纳米颗粒的加入对沸腾传热有强化和恶化两方面的作用,在实验的不同阶段,传热效果好坏是热导率、颗粒沉积等共同作用的结果。     

高过冷度下直管内气液两相传热特性

基于双流体模型,建立了适合高压高过冷工况的过冷沸腾模型,考察了液体过冷度和壁面热通量对垂直圆管内气液两相传热特性的影响。结果表明,高过冷度下整个截面上气相分布十分不均匀,壁面附近气泡比较密集。随着入口过冷度的减小,气相体积分数增加,促进了沸腾传热的发展。随着壁面热通量的增加,表面传热系数沿流体流动方向总体上呈增大趋势,局部区域内出现下降,并且传热系数的下降趋势随入口过冷度的减小逐渐变得不明显。     

再沸器单根换热管外围壳程流场沸腾传热的数值模拟

以再沸器中的换热管为研究对象,建立单根换热管外部壳程流体的三维有限元模型,采用描述沸腾的RPI模型对再沸器中单根换热管外部壳程流场的沸腾传热进行计算,得到不同边界条件对体积含气率与沸腾传热系数的影响。计算结果表明:气体体积含气率沿换热管中心轴线的流动方向逐渐增大;出口截面体积含气率与入口速度成负相关,与入口温度和热通量成正相关;沸腾传热系数与热通量、入口速度和入口温度成正相关。     

磁场调控磁性纳米流体流动和传热研究进展

磁性纳米流体在实现能量高效和可控传递领域极具发展潜力。本文综述了磁场作用下磁性纳米流体对流换热及沸腾换热的最新进展,主要包括强制对流换热、混合对流换热、自然对流换热、池沸腾换热及管内沸腾换热等方面的实验研究,分析了磁场类型、强度、梯度、频率、方向及磁铁位置等对磁性纳米流体流动和热传输特性的影响,指出可通过改变外加磁场来实现对磁性纳米流体流动和传热的控制,并探讨了磁性纳米流体流-磁耦合作用下的传热机理以及目前所面临的挑战。在此基础上,提出了未来磁场调控磁性纳米流体对流换热和沸腾换热的主要发展方向：制备稳定的磁性纳米流体,建立系统有效的流动和传热理论模型,并从微介观尺度诠释热-流-磁耦合协同换热机理。     

高粘假塑性流体流动沸腾流型

<正>在流动沸腾传热两相流研究中,流型研究一直是众多研究者的兴趣所在。目前有关流型研究的报道均为低粘物系,但高粘流体两相流流型研究,对高聚物生产、食品、轻工等工业有重要应用价值。 浅尾芳久等在透明玻璃管中研究了流动沸腾的流型,表明Mishima等提出的流型划分判据可以较好地区分泡状流、弹状流、环状流。Kamiel等分析比较了大量低粘物系两相流实验数据和几种流型判别式,表明Weisman等提出的判别式可以较好地区分弹状流与环状流。     

水平管内含空气蒸汽流动冷凝局部换热特性

通过进行含空气蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热实验,结合流型判断结果,详细分析了空气质量分数、混合气流速和压力以及换热管内壁面过冷度对局部冷凝传热系数的影响。结果表明:局部冷凝传热系数始终随空气质量分数的增加而减小,随混合气总压的增加而增大;在环状流下,局部传热系数主要受混合气流速影响;在波状流下,局部传热系数大小由局部空气含量和波状流的发展程度决定;在分层流下,局部传热系数受壁面过冷度影响。     

MVR蒸发器管内沸腾传热传质数值模拟

建立了MVR升膜循环蒸发器管内沸腾蒸发传热传质三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型、多相流混合模型和C语言编写气液两相之间质量传递和能量传递的自定义函数,对光管和波纹管内氨基酸废水溶液的沸腾蒸发传热传质特性进行了数值模拟研究,得到了光管和波纹管内湍流强度、温度场、相变含气率和平均沸腾传热系数的分布规律,比较了光管和波纹管内流体的流动和传热传质特性,分析了不同管壁加热温度和进口流速对沸腾传热性能的影响。结果表明,采用MVR升膜循环蒸发器可以实现氨基酸废水溶液的低温负压沸腾蒸发操作,传热管的结构对流体的流动和传热传质有影响,波纹管与光管相比可使平均沸腾传热系数提高2.2倍。