扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能.分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比.实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好.在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.0...     

扭曲三叶管传热与流阻性能的数值研究

扭曲管换热器是一种新型高效换热器。在扭曲管强化传热机理研究的基础上,提出了一种新的扭曲管管型--三叶管。验证了标准k-ω湍流模型在圆管及扭曲椭圆管计算中的精确度,并采用该湍流模型对扭曲三叶管Re在4000～20000范围内的传热和流阻性能进行了研究。计算结果表明,扭曲三叶管的Nusselt数比扭曲椭圆管大,虽然压差增大较多但综合传热性能比扭曲椭圆管高。这是由于扭曲三叶管特殊的三叶区结构以及过渡区曲率的变化,使得三叶管内的螺旋流动比椭圆管更为复杂,速度场与温度梯度场的协同程度更好。随着Reynolds数的增大扭曲三叶管的压差及Nusselt数都逐渐增大,但综合性能逐渐降低,在低Reynolds数下扭曲三叶管的强化传热效果较为明显。内切圆直径及过渡圆弧直径越小,扭曲三叶管的综合性能越好,其中内切圆直径的影响更为显著。     

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。     

扭曲管换热器壳程传热与压降性能的数值模拟

对扭曲椭圆管换热器壳程的流体流动和热量传递性能运用了可实现的k-ε模型进行了数值模拟,分析了不同的扭距对壳程传热性能的影响。结果显示努赛尔数和摩擦系数随着扭距的减小而增大。同时也分析了扭距对壳程总体传热性能的影响,结果表明壳程整体传热性能开始的时候随着扭距的增大而增大,随后随着扭距的增大而减小。并发现与相邻点相比,自支撑点的流速较小,温度较高,换热性能更好。在流道中可以发现较强的螺旋形流动,螺旋流的强度随着扭矩的减小而增大,同时能在椭圆形截面处发现不规则的二次流,二次流的大小随着扭矩的减小而增大。     

扭曲扁管管内流动与传热的三维数值研究

利用计算流体力学和数值传热学的方法,对扭曲扁管三维模型的流动与传热性能进行了数值模拟计算和理论分析,研究了管内流体的Re,Pr以及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响,结果表明,扭曲扁管具有较好的强化传热效果,在管内流体具有高Pr低Re数的条件下,其强化传热效果尤为明显。根据数值计算的结果数据,拟合出了努塞德数和阻力系数的准则公式,对扭曲扁管工程实际应用具有一定的参考价值。     

扭曲管换热器壳程流体流动及传热的数值模拟

扭曲管因具有较好的强化传热性能得到关注,针对扭曲管管内流体流动及传热性能进行了实验与数值研究.验证了扭曲管在低Re下,与普通圆管相比具有较好的强化传热性能.利用FLUENT软件,研究了扭曲管换热器壳程流体流动及传热的特性.对壳程流速在0.3-1.0 m/s的情况下,分别得到了壳程流体的速度矢量分布、温度场分布、质点迹线...     

泡状管换热器强化传热与整体性能的数值模拟

针对泡状管管壳式换热器,采用FLUENT软件对其进行管程和壳程耦合传热的整体数值模拟,并将模拟结果与具有相同形式相同换热面积的光滑圆管换热器对比。通过结果对比分析泡状管强化传热的效果、压降及总传热系数的差异;评价泡状管壳式换热器的传热性能。结果表明:相比圆管,泡状管表面形状的变化对管壳两侧均起到强化传热的作用,同时管程流动阻力增大,但壳程阻力有所降低。总体传热系数较圆管有较大幅度提高。综合考虑总传热系数和压降,泡状管对壳程传热性能提升明显。     

螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻性能试验研究

对4种不同结构的螺旋扭曲扁管换热器的管程和壳程传热与流阻性能进行了试验研究,并和采用圆管作为换热管的弓形折流板换热器进行了比较,根据试验数据回归出反映螺旋扭曲扁管换热器管程和壳程传热与流阻特性的关联式。研究结果表明,螺旋扭曲扁管换热器管程与壳程都有较好的强化传热性能,螺旋扭曲扁管的几何尺寸和流体Re对其管、壳程传热与流阻性能有重要影响。     

螺纹管对糖蜜酒精废液传热过程强化的实验与数值模拟研究

糖蜜酒精废液COD高、黏度高、处理难度大,较为理想的多效蒸发浓缩焚烧处理技术依然有较大的传热阻力.对此,本文采用螺纹管替代光滑管来强化传热,在近似实际工况下,光滑管作参照,测试不同管参数螺纹管的传热性能.实验证实,螺纹管可显著地强化高黏度、低Re时糖蜜酒精废液的传热.本文还采用Fluent软件对过程进行数值模拟,准确直...     

扭曲椭圆管强化传热研究进展及应用

扭曲椭圆管因结构简单、强化传热及阻垢性能优异,近年来成为被动强化传热领域研究热点之一。虽已有文献对扭曲椭圆管换热器技术进行了综述,但对扭曲椭圆管强化传热特性的归纳和工程应用研究脉络的梳理存在不足,本工作着眼于扭曲椭圆管内外传热及流阻性能研究、扭曲椭圆管换热器研发和工程应用两方面内容,概括了扭曲椭圆管(束)结构、工质、流动状态对传热性能及流阻特性的影响规律;回顾了扭曲椭圆管换热器工程应用案例,总结了有关扭曲椭圆管研究尚待完善之处,并对扭曲椭圆管强化传热研究的发展趋势进行展望,为深化扭曲椭圆管理论研究和工程实践提供指导和参考。     

新型纵向流一体式翅片管换热性能数值模拟

为达到提高壳侧传热系数的同时又具有较低的压力损失的目的,提出了新型纵向流一体式翅片管。针对翅片与管壁夹角的变化影响传热效率的问题,根据有无翅片、翅片夹角的不同、翅片种类的不同,利用计算流体力学(CFD)软件建立了7种周期性单元流道,并对壳侧流场和传热场进行了三维数值模拟,分析了不同流速的介质在流道中的扰动、压降及温度变化。模拟结果表明,在所有的翅片管中翅片夹角为105°翅片管的换热系数最高,翅片夹角为105°翅片管换热系数约为光管的1.4—1.6倍,压降仅为横向掠过的圆形翅片管的0.018—0.15倍。翅片夹角为105°时,翅片管综合性能较优,对烟气换热器应用提出了数值保障。     

一种新型受热面传热和流动特性的数值模拟及实验研究

针对余热利用过程中低温热源的含尘量高、不连续及不稳定等特点, 提出了一种新型菱形受热面结构。在传热过程中, 该受热面表现出管束叉排布置的特征, 传热过能力较强, 流动阻力较大, 壳侧对流换热表面传热系数较高。在实施吹灰过程中, 该受热面呈现出管束顺排布置的特征, 易清洗, 吹灰效率高。采用数值模拟和实验方法研究了新型受热面结构的传热和流动特性, 给出了壳侧的Nusselt数和摩擦因子随Reynolds数的变化规律。实验结果和数值分析均表明, 该受热面能够适应现有余热利用过程的基本要求, 在便于清灰和除垢的同时实现高效传热。     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比。在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2—2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右。采用计算流体力学软件F luent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟。结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热。对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%。     

波纹管内插扭带强化传热三维数值模拟

利用流体力学软件FLUENT对波纹管与扭带结合时的流场和温度场进行了数值模拟,考察了结构参数及操作参数对流动及传热的影响并根据模拟结果得到了拟合公式。将其与光管及普通波纹管传热性能进行了对比,结果表明:在入口雷诺数5 600—57 000的范围内,相比光管Nu数提高了80%—239%,摩擦因子提高了661%—890%,波纹管5.3%—44%,70%—168%,综合评价因子PEC-1为0.897—1.726,且随雷诺数增加呈递减趋势。插入扭带扭率为4时综合强化效果最佳,最佳强化效果出现在雷诺数6000左右。     

旋流片支撑缩放管管束传热与流动的数值模拟

通过数值模拟,以水为工质,研究了湍流时旋流片支撑缩放管管束管间的传热综合性能,并与无支撑光滑管管束、无支撑缩放管管束及旋流片支撑光滑管管束的传热性能进行了对比,分析了不同结构参数对其传热综合性能的影响;揭示了旋流片支撑缩放管管间流体速度场与温度场之间的协同性。结果表明:旋流片支撑急扩慢缩型缩放管管束相对急缩慢扩型具有更好的传热综合性能,且都比旋流片支撑光滑管管束的传热综合性能好,但二者都没有对应的无支撑缩放管管束综合性能好;具有小角度跟大扭率结构的旋流片更有利于旋流片支撑管束传热综合性能的提高;相对旋流片支撑光滑管管束与无支撑缩放管管束,旋流片支撑缩放管管束强化传热的原因在于传热场协同的增强作用更为明显。考虑管间支撑物支撑管束与抗振的必要性,旋流片支撑缩放管管束是一种高效的壳程强化传热措施,文中条件下通过优化,最大传热综合性能能达到1.057。