基于CFD的波纹片传热和流动特性的数值模拟

以翅片管换热器翅片结构为研究对象,分析不同翅片厚度和波纹角度时流体在换热器中的流动与换热情况。构建三维数学模型,利用CFD数值模拟了雷诺数为200800范围内,波纹锯齿翅片厚度为0.10.2mm,波纹角度为12°、15°、18°时对翅片的流动及传热因子的影响模拟。结果表明:翅片越薄,波纹角越小,其f因子和j因子越小。但是j因子的变化远小于f因子变化,得到当翅片厚度在0.11mm,波纹角在12°时,j/f因子达到最合适值。     

不同流动角度下锯齿型翅片的CFD模拟

对空气在锯齿型翅片内部流动和传热建立了三维数值计算模型,获得了五种不同流动角度下流体的温度场图、压力场图,摩擦因子,传热因子等重要数据,并通过这些图形、数据对流体流动特性和传热性能进行了比较,计算结果与文献所提供的实验数据进行对比,在整个计算范围内,传热因子j和摩擦因子f的平均偏差分别为6％和11％,所以运用CFD技术对研究不同流动角度下锯齿型翅片传热强化具有重要的指导意义。     

百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响的研究进展

百叶窗翅片作为换热器主要翅片形式之一,其结构对空气侧流动换热特性有着重要影响。本文总结了近年来国内外在百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响方面的研究,包括翅片间距、翅片高度、翅片厚度、翅片深度、百叶窗间距及开窗角度对空气侧换热系数、压降、流动效率、传热因子和摩擦因子的影响。研究表明:传热因子随开窗角度和翅片深度的增加而增大,随翅片间距的增加而减小;摩擦因子随开窗角度的增大而增大,随百叶窗间距的增大而减小;其中,开窗角度与翅片深度分别是影响空气侧流动和换热的最主要因素。最后,在百叶窗结构的基础上,提出了对翅片表面进行处理以及使用新型翅片结构等途径来进一步强化空气侧流动换热的建议。     

汽车换热器翅片传热特性及数值研究

利用SolidWorks三维绘图软件、HyperMesh网格划分工具以及Fluent数值计算软件研究了汽车换热器的翅片传热与阻力特性,分析了翅片高度、翅片节距对翅片传热与阻力特性的影响,得出了翅片传热因子和摩擦因子关于雷诺数以及翅片结构参数的计算关联式,对于实现换热器的高效设计,减少设计周期及成本,以及对汽车换热器的研究和行业的发展具有一定的参考意义。     

履带车用锯齿型翅片传热器结构参数优选与性能研究

利用数值模拟的方法对履带车用锯齿型翅片散热器的翅片间距和翅片切口长度进行结构优选,引入了同功耗强化传热评价指标(performance evaluation criteria,PEC),对比了不同翅片间距和翅片切口长度的散热性能。研究结果表明:翅片间距和翅片切口长度分别为2mm和4mm时,翅片的综合性能最优。根据数值计算结果研制散热器样件,利用风洞试验台对翅片切口长度为4mm,翅片间距分别为1.5、2.0和2.5mm试验样件进行测试,试验结果与仿真结果较一致,误差在10%以内。通过试验数据拟合出适用于三种翅片间距锯齿形传热器在试验的雷诺数范围内的传热和阻力性能关联式,并分析了水侧流速对空气侧传热性能的影响。     

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。     

H型翅片管结构优化分析

根据"锅炉机组热力计算标准方法(1973年版)"计算不同结构H型翅片管的传热性能,并计算对应的H型翅片管换热器的重量,以衡量不同H型翅片管的应用经济性,同时考虑换热器的体积变化,得到高效紧凑的H型翅片管管型。研究结果表明,最佳的H型翅片管管型为70 mm×70 mm,小缝宽度6 mm,与传统的95 mm×89 mm、小缝宽度13 mm的H型翅片管相比,经济性提高8%左右。烟气深度冷却器采用70 mm×70 mm的H型翅片管,与采用传统95 mm×89 mm的H型翅片管相比,具有结构紧凑、传热性能强和较高的经济性等优势,具有一定的应用推广价值。     

组合式翅片管换热器传热与阻力性能影响因素研究

为解决空气源热泵冬季在制热工况下因室外机内翅片换热器换热效率低引起系统供能性能下降的问题,以组合式翅片管换热器为研究对象,在模化实验的基础上,采用数值模拟的方法分别对翅片换热器的传热及流阻性能影响因素进行分析.研究结果表明:在本文研究背景下,入口风速、翅片厚度、开缝数目对前开孔后开缝型的翅片组合形式换热器传热效率具有一定程度的影响;以上述三种因素为目标函数对换热器进行多目标优化时,入口风速取3 m/s,翅片厚度为0.16 mm,后排开缝数目为6,换热器能得到较好的综合性能;在此基础上,拟合出适合于该组合形式的传热和流阻关联式.     

椭圆管H型翅片的翅片效率计算

H型翅片管广泛应用于大型电站锅炉省煤器。根据椭圆管H型翅片的结构和传热特点,推导并提出了分别基于等效圆管环形翅片、等效矩形翅片的3套椭圆管H型翅片的翅片效率计算方法;结合模化试验结果,比较、分析了不同计算方法的差异以及H型翅片结构(翅片开缝宽度与翅片宽度之比s/w)对此差异的影响。结果表明:基于等效圆管环形翅片的计算方法更为合理,且受s/w的影响较小。研究成果可为H型翅片椭圆管束的试验研究和工程实际应用提供参考。     

大管径下R152a冷凝流动与传热特性研究

工质在大管径通道内的流动与传热特性对于有机朗肯循环系统冷凝器设计至关重要。本文实验研究了内径为9 mm的水平光滑管内R152a在质量流速131～306 kg/(m²·s)、饱和温度303～323 K下的冷凝流动与传热特性,在实验数据与传统传热流动关联式对比基础上,对关联式进行了修正。结果表明：R152a冷凝传热系数和摩擦压降梯度在干度、质量流速和饱和温度的影响下呈现相同的变化趋势和变化幅度;质量流速增大对传热的强化作用在高干度区域更加明显;修正后的传热和摩擦压降梯度关联式对实验数据的平均预测偏差分别为5.3%和6.3%,预测精度显著提高。     

热电联产系统热电分摊方法研究

通过对现有热电分摊法（热量法和实际焓降法）分析,运用能量有效系数的概念,将冷源损失合理分配给双方,该方法克服了热是法和实际焓降法的缺点,计算简便。     

锥形内肋管传热与流阻性能的数值模拟

根据纵向涡强化传热技术提出了新型的强化换热管——锥形内肋管,运用数值模拟方法,研究了新型强化换热管结构参数锥底宽度a、导程P、肋深e和Re数对Nu、沿程阻力系数f及传热综合因子η的影响。结果表明：换热管内壁面边缘处产生了较多的微小涡流,有效破坏了流动边界层,强化了传热。在充分湍流的条件下,流体Re越小、e越小,其综合传热性能越强。当Re<15 000时,a对η的影响要大于P;在过渡点后, P对η影响较大。通过综合传热性能分析,给出了适合不同Re区间的锥形内肋优化参数。     

热管式真空管集热器的热性能研究

在传热分析的基础上，提出了确定热管式真空集热器的总热损系数、效率因子和热转移因子的计算方法，通过实验，还分别测定了单根真空管和真空管集热器的瞬时效率曲线。实验结果与理论计算值符合较好。     

Stirling 发动机燃烧及换热分析

基于碳氢燃料燃烧化学平衡反应计算,得到燃烧产物温度及组分成份,在此基础上计算燃气物性,从而计算了热气机外燃系统加热管的对流换热系数、辐射换热系数及后排换热管的肋片换热,对燃用空气和液氧两种燃烧情形进行了对比计算,并计算了各种因素对燃烧的影响,对计算结果进行了分析和讨论,得到了很有价值的结论,为热气机外燃系统结构设计提供了借鉴。     

平板和叉排散热器的综合换热性能分析及结构优化

本文引用无量纲品质因数F,分别对平板和叉排散热器的换热性能进行了综合分析。研究了空气流动速度、肋片排列方式以及几何尺寸对散热器综合换热性能的影响,并且以最小化F为目标函数优化了散热器。计算所得的数据有利于散热器结构的设计与改进。     

Theoretical and experimental study of efficiency factor,heat transfer and thermal heat loss coefficients in solar air collectors with selective and nonselective absorbers

The thermal heat performance of a solar air collector depends strongly on the thermal heat loss and the efficiency factor. In order to increase these performances, it is necessary to use a solar air collector which is well insulated and where the fluid flow is fully developed turbulent flow. It needs a high heat transfer between the absorber plate and the fluid to decrease the absorber‐plate temperature and hence the heat loss by radiation from the absorber to the ambient. This increases the efficiency factor. In the present paper, the heat loss and efficiency factor are treated for solar air collectors with selective and nonselective absorber plate. It is shown that the selectivity of the absorber plate cannot play an important role in a well‐insulated solar collector with a fanned system which permits a fully developed turbulent flow and, in consequence, high heat transfer. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

凹槽型模块化板式空气预热器传热与阻力特性测试

通过采用热风炉燃烧液化气产生热风,对某公司设计的凹槽型模块化板式空气预热器进行了热工性能测试。通过实验得到了综合传热系数、空气侧阻力因子,并采用等雷诺数及等流速法获得了对流换热关联式,采用等流速法获得了换热因子。此研究可为该设备的工业应用提供一定的数据支持。     

Performance of hemisphere algorithm for fast form factor calculation

A fast and accurate algorithm is required for carrying out radiative heat transfer simulations designing thermally efficient devices. This paper describes the performance of the hemisphere algorithm, which was originally developed for fast form factor calculation for obtaining photorealistic three‐dimensional computer graphics. We compare the performance of the hemisphere algorithm with that of two conventional algorithms that are widely used for radiative heat transfer simulations. The hemisphere algorithm is found to be significantly faster than the other algorithms, but it has an absolute error of 1.0×10^?5. In addition, the result indicates that the hemisphere algorithm is suitable for simulating the trial and error process in the practical analysis of large‐scale models due to its tolerable visualization of form factor distribution. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20259     

Analysis of heat transfer and pressure drop characteristics in an offset strip fin heat exchanger

A steady-state three-dimensional numerical model was used to study the heat transfer and pressure drop characteristics of an offset strip fin heat exchanger. Water was the heat transfer medium, and the Reynolds number Re_dh ranged from 10 to 3500. Variations in the Fanning friction factor f and the Colburn heat transfer factor j relative to Re_dh were observed. General correlations for the f and j factors were derived, and these could be used to analyze fluid flow and heat transfer characteristics of offset strip fins in the laminar, transition, and turbulent regions. Finally, three performance criteria (j/f, j/f^1/3, and JF) were adopted, and the best performance criteria for the cases Pr = 7 and Pr = 50 were chosen to be JF and j/f^1/3, respectively.     

Development and testing of aluminum micro channel heat sink

Microchannel heat sinks constitute an innovative cooling technology for the removal of a large
amount of heat from a small area and are suitable for electronics cooling.In the present work,Tool
Steel D2 grade milling slitting saw type plain milling cutter is fabricated The microchannels are
machined in aluminum work pieces to form the microchannel heat sink using the fabricated milling
cutter in an horizontal milling machine.A new experimental set-up is fabricated to conduct the tests
on the microchannel heat sink.The heat carried by the water increases with mass flow rate and heat
input.The heat transfer coefficient and Nusselt number increases with mass flow rate and increased
heat input.The pressure drop increases with Reynolds number and decreases with input heat.The
friction factor decreases with Reynolds number and decreases with input heat.The thermal resistance
decreases with pumping power and decreases with input heat.