涡流发生器强化直接空冷单排管换热的数值模拟

为了验证新型涡流发生器(柱面梯形翼)对直接空冷凝汽器单排管的换热有一定的强化作用,利用FLUENT6.3商业软件对安装柱面梯形翼的单排蛇形翅片扁管空气侧换热及流动特性进行了三维数值模拟。结果表明,Re数在300~900的范围内,与未安装涡流发生器的单排蛇形翅片扁管相比,带柱面梯形翼的翅片扁管的平均Nu数增大了123%,摩擦因子增大了111%,其综合换热性能(Nu/f)最多提高5.65%,这说明柱面梯形翼对翅片扁管有强化传热的作用。在模拟过程中,对实际直接空冷凝汽器蛇形翅片单排扁管进行了一定程度的简化,将计算区域按照翅片扁管的对称性尽可能缩小。并将数值模拟的结果进行了网格独立性验证,表明模拟结果的可靠性。     

涡流发生器对直接空冷凝汽器换热的影响

通过数值模拟研究了矩形小翼、三角小翼、梯形小翼、柱面梯形翼、柱面三角翼和柱面矩形翼等6种涡流发生器分别安装于直接空冷凝汽器单排蛇形翅片扁管中的压降和换热性能。Re数在600~1800范围内,涡流发生器采用相同高宽比、尾高、攻角以及安装位置。结果表明:矩形小翼的换热及压降增大最多,Re=1729时,相比平直翅片分别增加了14.27%和18.32%。Re=1 729时,柱面梯形翼的压力损失比矩形小翼少4.7%,换热低1.5%。当以(j/j0)/(f/f0)1/3作为综合换热性能评价标准时,柱面梯形翼的综合换热性能最好。另外,考察了柱面梯形翼倾角的影响(0°、6°、12°、20°、24°和26°),相同工况下,倾角为12°的柱面梯形翼换热最好(较平直翅片增强4.29%~14.1%)、压降最小(增大7.5%~12.8%)且综合换热性能最好。柱面梯形翼因其迎流面积与斜边长度的匹配以及流线型柱面,具有良好的强化传热效果以及较小的压降。     

脉动流条件下带突起内翅片管强化传热数值研究脉动流带突起内翅片管强化传热数值研究

对一种周期性带突起纵向内翅片管通道内的流动与传热特性进行了非稳态三维数值模拟。分析了带突起内翅片管通道在进口流速呈正弦波脉动流时其横截面二次涡流在1个脉动周期内的变化规律；得到了内翅片管平均Nu数及阻力系数f在一个脉动流动周期内的变化规律；同时进一步计算分析了不同脉动流脉动频率对内翅片管传热性能及阻力性能的影响。研究表明：在脉动流动的影响下纵向内翅片管的传热能力得到强化，随着脉动频率的增加，纵向内翅片管传热系数的增大幅度逐渐大于阻力系数。     

涡流发生器强化换热和压降特性的实验设计

针对强化气侧换热是提高换热器效能的关键,设计建立了研究涡流发生器强化换热性能和压降特性的实验测试系统。通过对涡流发生器强化换热机理及压降特性的分析,建立了研究不同结构和尺寸的涡流发生器的实验装置,并详细介绍了实验方案和程序。实验采取的是气-水逆流换热装置,空气、热水入口温度在基本保持不变的情况下,测量换热板壁面温度、气水进出口温度、水流量、风速和气侧压降,研究不同工况下涡流发生器的强化换热性能和压降特性。可选取不同形状的涡流发生器进行对比性实验和优化实验,以更好地评价涡流发生器的性能,为涡流发生器的模型优化和改进提供实验基础。     

矩形通道中斜截半椭圆柱面传热和流阻数值模拟

在雷诺数Re=7000～26800 范围内,对布置单排1对斜截半椭圆柱面的矩形通道内空气传热和流动特性进行三维数值模拟,用无量纲数R分析斜截半椭圆柱面斜截角α、攻角β、高度h、距入口间距S、前缘间距s、布置方式对其在通道内强化传热和流阻综合性能的影响.结果表明,在计算条件下,α=20°、β=15°、h=5 mm、S=100 mm、s=30 mm、渐扩式布置(前缘低后缘高、凹面相对)的斜截半椭圆柱面在通道内的强化传热和流阻综合性能最好.斜截半椭圆柱面在通道内产生的端部涡系对其强化通道内传热和流体流动结构的改变发挥了重要作用.     

涡发生器翅片管强化换热技术最新研究分析

本文介绍了纵向涡发生器翅片管强化传热的机理及其最新研究进展,并提出了换热器新型翅片的研究中存在的问题和研究方向。     

管壳式换热器壳侧强化传热技术的研究与进展

指出了传统的弓形折流板管壳式换热器存在的问题,对纵向流、螺旋流及射流换热器中各种强化传热技术的结构特点、强化传热机理、适用场合及其研究现状进行了详细的分析与总结,并提出了管壳式换热器壳侧强化传热技术的发展方向。     

DSG槽式真空集热管内金属泡沫强化传热的数值研究

以实际辐照为热边界条件,在实际工况下,对槽式太阳能直接蒸汽发电(direct steam generation,DSG)系统过热段的真空集热管内填充金属泡沫强化传热进行三维数值模拟。分析布置方式、几何尺寸H、金属泡沫孔隙率φ对强化传热性能及管壁最大周向温差的影响。结果表明:布置方式和φ一定时,H对集热管传热性能影响很大;布置方式和H一定时,φ对传热性能影响较小;H和φ一定时,底部和顶部布置对强化传热性能有较大影响。H=0.75且金属泡沫置于顶部时达到最佳热性能,与传统集热管相比,Nua提高1050%,管壁最大周向温差降低19℃;H=0.25且金属泡沫置于底部时达到最佳综合热性能,与传统集热管相比,Nua提高450%,管壁最大周向温差可降低25℃。部分填充金属泡沫的集热管,其管内、外壁面温度趋向均匀分布,且聚光区与非聚光区的平均温差大幅降低,这有利于降低管表面热应力而引起的管道变形。     

一种家电用小型蒸汽发生器的传热与流动特性模拟及实验研究

针对应用于各类家电中的小型蒸汽发生器的高功耗、易结垢问题,在传统使用腔体型结构上进行了改进,加大换热面积,增强换热系数,使热效率进一步提高,减小能耗。该设计可以规避一般管道型加热方式易产生的水垢阻塞流道导致换热器失效的问题。对改进型蒸汽发生器进行了热力计算及数值模拟,比较了上部进与下部进水两种方式的传热及流动特性。根据模拟结果选用具有更好的传热及流动性能的上部进水方式对增加泡沫金属铜前后的蒸汽发生器进行了实验测试,实验得到改进结构(增加金属泡沫)后蒸汽发生器的热效率可以高达98.92%,较改进前热效率约有5%的提升,改进效果明显。根据热力学原理分析,热效率的提升来自于漏热的减少和电热效率的提高。     

电力设备冷却技术及其强化传热研究进展

对电机、变压器等主要电力设备的冷却技术进行了综述，介绍了传热强化技术的最新研究进展及其在电力设备中的应用前景，从而为电力设备的热设计及优化提供了参考依据。     

矩形通道中不同涡流发生器对换热和压降的影响

对矩形通道内布置单排一对直角三角翼、矩形翼等以及研制的斜截半椭圆、半圆柱面涡流发生器的换热和压降特性进行了对比性实验。实验雷诺数Re在700～26800范围内,所有涡流发生器采用相同的高宽比、斜截倾角、迎流攻角和前沿间距。结果表明,斜截半椭圆柱面强化换热和压降综合性能最好。Re为700、4000和2×104时,最高局部换热系数分别约比平直流道增加了16.9%,9.3%,11.4%。斜截半椭圆柱面的阻力损失比矩形翼要小得多,Re为2×104时,约比矩形翼低37.9%。经分析,斜截半柱面涡流发生器能够产生端部涡和根部马蹄涡系,具有优越的强化换热效果,且由于其流线型柱面而压降较低。柱面相对柱体加工简单,制作方便。     

气体放电对金属平板强化传热作用的研究

文中对比研究了电晕、介质阻挡以及辉光放电对空气-金属之间对流传热系数的影响作用。通过对加热器功率以及铜板电极温度测量，计算获得在自然对流以及电极间发生放电两种情况下对流传热系数。在气体放电强化传热的作用下对流传热系数获得数倍的增加。在直流电晕放电实验中，当均匀的直流辉光放电产生时，空气-金属之间传热速率获得最大幅度的提高。采用介质阻挡放电在提高空气-金属之间传热速率的同时，放电间隙击穿电压发生显著提高，也使放电在实际应用中更易于控制。     

翼型涡发生器的布置对换热及污垢特性的影响

为了探究换热面上不同布置形式的翼型涡发生器对换热、流动阻力和污垢特性的影响,本文以矩形翼涡发生器为研究对象,在相同工况下对4种布置形式进行了实验研究。结果表明：在换热面上安装翼型涡发生器不仅能够强化换热同时还能抑制颗粒垢的生成;后排列布置不仅在强化换热和减少流动阻力上都优于前排列布置,而且在污垢条件下其也具有良好的抑垢性;结垢前后进出口压差的变化大小在一定程度上也反映了结垢量的大小。     

交错蛇形短翅片对扁平管外传热的强化

在火电机组直接空冷凝汽器中采用空冷技术,可以有效降低富煤缺水地区火力发电对水资源的消耗。通过数值模拟的方法,对锯齿形短翅片应用于火电机组直接空冷凝汽器扁平管空气侧强化传热的可行性进行探讨。研究发现,,采用所提出的扁平管交错蛇形短翅片结构,与传统的连续蛇形翅片相比,在各种迎面风速条件下均能起到强化空气侧传热的效果。随着短翅片交错排数的增加,翅片变短,强化传热的效果更为明显。在n 5时,强化传热综合性能评价准则数(performance evaluation criteria,PEC)可达到1.05~1.09;但随着迎面风速的增加,流动阻力的增加变得更为显著,强化传热的效果受到抑制。利用实际数据对模型的有效性进行验证,并对计算域网格数进行校验,结果表明所得结论具有一定的可靠性。