多向扰流换热管管内传热与流动特性数值模拟

采用Realizable k-espilon湍流模型对不同雷诺数下的多向扰流换热管进行数值模拟,首先在光滑管中进行数值模拟,并与经验公式进行对比,验证了该数值方法的可靠性;其次研究了该换热管的结构参数及雷诺数的变化对努塞尔数和阻力系数的影响,进而分析出同一雷诺数下槽深比、节距比的变化对湍流动能和出口温度分布的影响,最后归纳出努塞尔数和阻力系数随结构参数及雷诺数变化的准则关联式。结果表明:随着结构参数的变化,多向扰流换热管的传热与流动性能都会发生显著的变化;当节距比和雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能都随着槽深比的增大而增大;当槽深比、雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能随节距比的增大而减小。研究表明多向扰流传热特性优于光滑管,可以起到较好的强化传热作用,准则关联式可为强化换热提供理论指导。     

搭接量对螺旋折流板换热器壳程性能的影响

对螺旋折流板换热器进行数值模拟,研究相同螺旋角时搭接量对壳程对流传热充分发展段流动与传热性能的影响。结果表明,随搭接量的增大,同流量下壳程传热系数与压降均增大,而同压降下的传热系数降低。连续搭接时,轴向速度沿壳体径向逐渐降低;交错搭接后,轴向速度在搭接点前后变化趋势不同,分布均匀性变差。三角区漏流的切向速度方向与主流相反,强化了中心区域传热;而搭接区漏流的切向速度方向与主流相同,会增大螺旋旁流,不利于传热。搭接量越大,换热管表面换热量沿径向的不均匀性越强。     

多头螺旋套管换热器壳程的强化换热数值分析

本文以螺旋套管换热器壳程的强化换热为研究对象,采用Proe建立三维物理模型,导入ICEM做网格划分前处理,运用Fluent软件对各种内管为绕旋螺纹强化管和内管为光滑管的壳程螺旋通道内流体物理模型进行传热和流动的数值模拟,并验证了所用数值模型和计算方法的可靠性。分析比较了内管上无螺纹和螺纹头数对壳程流体换热的影响,并给出其温度场与速度场分布,沿程Nusselt数与摩擦因子的变化特性。结果表明:多头螺纹绕旋内管的壳程强化传热综合性能评价因子η都大于1,有力论证了内管加设绕旋螺纹结构可有效强化壳程的换热性能。     

套管双壳程连续螺旋折流板换热器性能数值模拟研究

研究了一种新型套管双壳程连续螺旋折流板换热器,套管将壳程分为内外两部分,内壳程无折流板,外壳程采用连续螺旋折流板。建立了换热器的三维模型,采用分离式求解器,SIMPLE算法,k-湍流模型,借用CFD软件FLUENT对套管双壳程连续螺旋折流板换热器和传统弓形折流板及传统单壳程连续螺旋折流板换热器壳程流动和换热特性进行模拟研究,结果表明:相同壳程进口流速下,套管双壳程连续螺旋折流板换热器的壳程压力降比弓形折流板和单壳程连续螺旋折流板换热器降低平均值分别为62.17%和22.76%,传热速率比这两种换热器均提高了25.98%和21.79%,单位传热量的压力降相比于这两种换热器降低平均值分别为68.93%和38.69%。     

螺旋扁管在油冷却器中的污垢特性实验研究

对螺旋扁管与普通直管在油冷却器中的污垢特性进行了对比实验研究。实验采用φ19×2的普通直管和由同种直管制成的螺旋扁管,螺旋扁管导程分别为130mm、180mm和230mm。通过实验,研究了Re和螺旋扁管导程对污垢特性的影响。结果表明,随着导程减小,螺旋扁管污垢热阻减小。在Re≤1500情况下试验用螺旋扁管的污垢特性与光管相近。随着Re增大,污垢热阻都减小,但螺旋扁管的减小速度更大。当Re≥10000时,螺旋扁管污垢热阻约为光管的1/2～1/4。     

交错搭接螺旋折流板换热器壳程流动与传热的场协同分析

采用数值模拟方法研究了同螺距下折流板搭接量对壳程流动传热的影响。结果表明,随搭接量增大,同流量下壳程换热系数和压降均降低;三角区漏流减轻局部阻力减小,同时边缘三角区漏流加强了壳体附近区域流体的轴向和旋转流动;中心换热管的换热量急剧下降,靠近壳体换热管的变化不大。场协同分析表明,三角区漏流促进换热而边缘三角区漏流削弱换热;随搭接量的增大壳程速度场与热流场的整体协同性得到改善。     

管壳式换热器壳侧传热与阻力性能的实验研究与预测

设计并建立了换热器传热与阻力的综合性能实验台,对1种弓形折流板换热器和2种连续螺旋折流板换热器壳侧的传热及阻力性能进行了实验研究,实验介质管侧为水,壳侧为油;同时基于壳侧传热实验数据;应用遗传算法预测了换热器的总换热量。实验结果表明:在相同的壳侧流量下,螺旋折流板换热器的阻力要高于弓型折流板换热器,正进正出螺旋折流板换热器的阻力高于侧进侧出螺旋折流板换热器;螺旋折流板换热器的换热系数高于弓型折流板换热器,侧进侧出螺旋折流板换热器高于正进正出螺旋折流板换热器,而且流量越大这种优势越明显。预测结果表明通过遗传算法得到的传热关联式所得的换热量比采用线性回归所得的更加接近实验数据,表明遗传算法可应用于工程中换热设备性能的预测。     

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.     

回转式空气预热器蓄热元件流动传热数值模拟

为研究回转式空气预热器蓄热元件流动与传热特性,采用Fluent软件对3种搪瓷蓄热元件进行数值模拟,获得蓄热通道速度、温度、压力云图及不同雷诺数下努塞特数和阻力系数的变化图像。模拟结果表明:3种板型蓄热元件阻力系数随雷诺数的增加而减小,努塞特数随雷诺数的增加而增加;增加斜波纹的蓄热元件传热性能提高,流动阻力增大,波纹参数是影响蓄热元件流动阻力的重要因素,壁面温度对其影响较小。该结果可为回转式空气预热器蓄热元件的优化设计提供参考依据。     

不同实度扰流柱阵列的流动与换热特性研究

采用剪切压力传输SST k-?湍流模型对3种不同实度扰流柱阵列的换热效果与流动特性进行数值模拟。根据冷却流体的流场结构,分析扰流柱实度对冷却通道内传热性能及压力损失系数的影响规律。结果表明:随着扰流柱阵列实度等级的增加,冷却气体动能降低,其流向速度呈周期性分布,通道内端壁面积缩小,但低温区域所占面积比重明显增大;扰流柱阵列的平均换热水平随进口雷诺数的增大呈指数上升趋势,高实度的扰流柱换热效果更佳,且在流场上下游分别出现换热峰值;冷却通道的整体压力损失系数随进口雷诺数的增大呈指数下降分布,高实度通道下降速率最大,其整体压力损失系数在高雷诺数阶段达到最低,在流向上沿程压力损失系数呈先降后升趋势。     

分离式热管回热器用于热泵干燥系统传热分析

在回热闭式热泵干燥系统中,用分离式热管将进入蒸发器的空气先行冷却,取得湿空气的热量,同时又用这部分热量来加热出蒸发器的干空气,以提高热泵干燥系统的去湿能力。该文分析了分离式热管在这种工况下的传热性能,并根据热泵干燥系统的特点,对热管回热器作了具体的设计。最后,分别对有热管回热器和无热管回热器的热泵干燥系统进行了实验对比,取得了满意的结果。     

折流杆换热器在火力发电厂回热系统中的应用

分析了折流杆换热器在火力发电厂低压加热器及闭冷器改造中的应用实例。改造后的系统传热效果好，抗震性增强，改造费用的回收时间较短，机组运行安全性得以提高。     

大型锅炉燃烧室三维辐射传热模型及其应用

在网络分析法基础上，建立了一种新的炉内辐射传热三维数值计算方法，并应用于大坝电厂３００ＭＷ机组仿真和哈尔滨锅炉厂６００ＭＷ机组炉内过程全模拟计算。应用结果不但实时性好，同时各排燃烧器运行工况对过热汽温的影响，以及屏式过热器辐射吸热特性都得到充分反映，具有很好的动态响应。     

新型CPC热管式真空管集热器设计与性能分析

基于复合抛物面集热器(CPC)型集热器的发展现状,设计出新型CPC热管式真空管集热器.介绍了该集热器的聚光面和接收器的结构设计及计算过程,在对新型CPC热管式真空管集热器进行集热分析后,得出其瞬时效率方程.与传统肋片型CPC热管式真空管集热器相比,新型CPC热管式真空管集热器效率高,加工工艺简单,成本较低.     

污垢对换热器(火用)传递性能的影响

通过导出结垢前后换热器传热单元数之间的关系,并引入传火用有效度的概念,对考虑污垢时的换热器火用传递性能进行了分析,讨论了洁净状态下的传热单元数和冷热流体热容量比对结垢前后换热器的火用传递性能的影响.讨论结果表明,污垢对不同流型换热器火用传递性能的影响不同.     

换热器总传热量偏差的数值模拟研究

应用理论分析和数值模拟的方法，研究了换热器因各股流道流速分布不均匀而造成的总传热量偏差。研究结果表明，在恒壁温的条件下，当各流道流体流速不均匀程度达到4倍时，换热器的总传热量偏差在3%以内，而进出口压降将增加约23%。     

循环流化床传热特性的试验研究

在１ＭＷ循环流化床燃烧试验台上对炉内水冷壁的传热性进行了试验研究,分析了循环床运行参数对传热的影响规律,其结果可为实炉的设计及发展传热理论模型提供技术依据。     

脏烟气余热回收热电冷联供系统设计分析

针对脏烟气余热回收制冷制热系统,提出了分隔传热面的高温发生器设计方案.从制造成本、负荷调节性能、温差热应力以及抗积灰和抗低温腐蚀等方面与多机并联方案进行了分析对比.结果表明,分隔传热面的设计方案更为合理,具有非常明显的优势.     

锅炉四管泄漏热力计算分析

本文从热平衡角度来研究锅炉泄漏,为泄漏检测技术提供更多新的泄漏信息。通过多个泄漏工况的热力计算结果分析,得出大多数锅炉主要运行参数与泄漏量成线性关系的规律,并对这些参数变化所提供的泄漏信息可测性进行了简要分析评价。     

锅炉参数对炉内传热的影响

对炉内高温辐射传热进行了分析,提出超高参数锅炉炉膛受热面壁温对炉内辐射传热的影响,在此基础上推荐一种适用的炉内传热计算的改进方案。