螺旋鳍片管换热过程三维数值模拟及性能评价

基于三维有限元模型,采用ANSYS的二次开发语言APDL编写仿真程序,对工作在锅炉省煤器中的螺旋鳍片管的换热特性进行了数值模拟.基于仿真模型分析了管内冷水速度、管外烟气温度变化对螺旋鳍片管换热性能的影响.提出了一种以热流边界层宽度及温度梯度为依据进行定性分析,以传热效率为依据进行定量分析或优化设计目标函数的螺旋鳍片管三维仿真结果评价方法.研究结果表明,为基于有限元分析技术进行螺旋鳍片管换热器的结构优化设计奠定了基础.     

螺旋鳍片管省煤器在130t/h锅炉上的应用

文章在分析螺旋鳍管省煤器的传热性能、结构特点和性能的基础上,详细阐释了螺旋鳍片管束在某热电厂130t/h蒸汽煤粉锅炉上级省煤器上的应用情况。该螺旋鳍片省煤器投用一个周期后使得锅炉上级省煤器的换热能力明显增强、吸热水平大幅提升,省煤器管束间搭桥积灰现象彻底消除,省煤器与鳍片之间的管束脱焊问题彻底解决,体现了螺旋鳍片管省煤器使用中优异的综合性能。     

基于Flow Simulation的高频电源散热器优化分析

散热器散热效果对电子器件的性能及寿命有着重要影响,故对其进行散热优化分析显得尤为重要。通过应用CFD软件Flow Simulation,对某高频电源散热器进行了数值模拟分析,并通过改变散热器鳍片高度、鳍片间距、鳍片厚度,使其散热效果达到最优化,为散热器的选型、制造提供必要支持,并为同类型产品的优化分析提供了借鉴。     

强光眩目装置散热仿真设计

强光眩目装置的发热量大、结构复杂,首先对其内部结构进行散热设计,改善内部气流通道;其次对多种散热鳍片进行仿真分析,获取最优的散热鳍片布局形式和鳍片高度、厚度、数量、间距等技术参数,再通过理论分析计算得出强制风冷所需的空气流量,并根据空气流量选取合适的风机,可在一定程度上改善强光眩目装置的散热效果。     

船舶柴油机排气管道热电转换系统设计及其性能分析

提出了一种应用于船舶柴油机排气管道上的嵌入式鳍片热电转换系统,并对其结构进行了新型设计;建立排气管道热电转换系统三维模型,分析废气管道中嵌入式热电模组在不同条件下的流场、温度场以及电场分布特性;搭建排气管道热电转换系统模拟试验装置,验证数值计算结果准确性。结果表明:数值计算结果与实验结果相吻合,最大发电功率误差均在5%以内,嵌入式鳍片模组的发电功率比无嵌入式鳍片模组的发电功率提升了约3.2倍;系统设计过程中,需同时考虑鳍片高度、鳍片数量与流场特性、泵功率、净发电功率之间的关系,使其达到最大发电量,该装置通过鳍片增加传热面积,降低热阻,进而提升热电模组发电性能。     

地埋管换热器传热特性模拟与试验研究

利用土壤源热泵试验系统,进行不同埋管间距下夏季连续运行试验,用FLUENT软件建立竖直U型地埋管换热器与土壤间的传热模型,对不同管间距的U型地埋管周围土壤温度场和地埋管换热器传热特性进行了数值模拟,将数值模拟结果与试验数据进行对比分析。通过分析,得到了不同埋管间距对土壤源热泵系统性能的影响大小,以及地埋管周围土壤温度场的变化对地埋管换热器换热性能影响规律,验证了所建立的模型和所用模拟条件的正确性。     

垂直地埋管传热相干性数值模拟研究

通过分析地埋管换热器的传热特性,建立了地源热泵地埋管换热器数学物理模型,利用FLUENT软件对其换热器的传热相干性进行了数值模拟,在此基础上,通过对夏季制冷工况的模拟与实测,得到不同埋管间距周围的土壤温度沿径向的变化规律及地埋管传热相干性的影响规律。     

平直翅片管式换热器的传热数值模拟研究

以平直翅片管式换热器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法进行建模和模拟计算,通过对正交试验结果进行极差和方差的分析,综合考虑了翅片厚度、翅片间距、管横向间距和管纵向间距对努赛尔数Nu和阻力系数的影响程度和显著水平,并结合综合性能评价指标进行分析,结果显示:翅片厚度、翅片间距和管横向间距对换热器的传热性能影响显著,管纵向间距对换热器的传热性能无显著影响。当翅片厚度为2mm,翅片间距为9mm,管横向间距为65mm,纵向间距为115mm时传热性能最佳。     

MEMS工艺微热管传热性能的定量分析

介绍了一种基于硅体加工技术以及阳极键合技术的微热管阵列.通过两种传热模型对微热管的性能进行了分析.利用传统热管理论及经典传热理论对传热性能进行定量计算,将传热过程逐步分解并建立传热模型,对热管热阻进行估算.这种较简易的分析模型可为热管设计提供初步的参考结果.再利用有限元法以同样的参数来模拟热管传热过程以得到更加精确的热阻及热场分布结果,采用Ansys软件来进行有限元的分析.     

高温CO_2冷风机的数值计算

用分布参数法建立数学模型,对CO2冷风机在高温工况下进行仿真模拟计算。分析计算了管内制冷剂侧的传热特性,以及管间距与翅片间距对换热系数和压降的影响。结果表明,由于随着干度的增加,管内CO2流型不断发生变化,管内侧换热系数和压降也随之变化。在设计冷风机时,应综合考虑翅片间距与管间距对冷风机总换热系数及空气侧压降的影响。     

Investigation of the effects of geometrical parameters on heat transfer from buried finned pipes

Heat transfer from finned pipes buried in the soil has been investigated using experimental, analytical and numerical techniques. The experimental setup consists of a ground source heat pump system and two separate ground heat exchangers. Constant surface temperature approach based on Carslaw and Jaeger’s theory study was used for calculating the heat transfer from the pipes analytically. The problem was modeled and solved using a CFD program numerically. Effects of the fin number, fin length and simulation time on the heat transfer rate have been investigated and compared with bare tube. A modified analytical formula was also proposed for finned pipes in this study.     

铜翅片管热水器的特性研究

以铜翅片管换热器为研究对象,通过合理的简化模型,以相邻2片换热片(取半片)及其之间的烟气通道作为计算区域,利用流体力学软件CFX对烟气通道的流动状况和换热情况进行了数值模拟。研究了管径、翅片厚度和翅片间距对排烟温度的影响,结果表明随着管径和翅片间距的增大排烟温度升高,随着翅片厚度增大排烟温度降低,排烟温度的升高或降低将影响排烟损失的大小,从而影响热效率。该数值模拟结果对改进翅片结构以提高热效率有一定指导意义。     

新型纵向流油冷却器传热性能及压降的试验研究

对两种不同角度的螺纹翅片管,分别在螺旋折流板及新型壳程挡板支撑下的3种结构的油冷却器进行了传热与阻力性能试验,结果表明,翅片角为5°的螺纹翅片管的传热性能比翅片角为13.5°的螺纹翅片管提高10%～30%,而流动阻力相差很小。对于同角度的螺纹翅片管油冷却器,新型阻流片壳程挡板虽然传热效果不及螺旋折流板,但是其壳程压降较螺旋折流板降低30%～40%,且单位压降下的热交换量提高10%～40%,这种结构对于大流量、长径比大且对壳程压降要求较高的油冷却器有一定的研究意义。     

波纹型叠片式空气冷却器传热与空气流动阻力性能的试验研究

叠片式翅片管空气冷却器是一种高效、紧凑的空气换热高备。对新开发的第二代波纹型叠片进行了传热及阻力性能的测试,获得了一系列试验工况下的传热和管外空气流动阻力数据,通过计算得出了管外换热准则关系式和空气流动阻力准则关系式,并与第一代平片型叠片的试验结果进行对比。结果表明,两种翅化比的波纹型叠片在常规换热工况下的传热性能相当,但比平片型叠片均提高了约9％;当翅化比相同时波纹型叠片的空气流动阻力比平片型叠片增大18％左右,但适当改小翅化比后,波纹型叠片在传热性能不降低的情况下,空气流动阻力可降低至仅比平片型叠片大2．5％左右。     

扁管空冷器翅片结构优化研究

基于带翅片的扁管空冷器的传热过程,对带翅片的扁管建立模型,并利用该模型在不同的翅片长度及不同风速下进行数值模拟,分析了翅片长度的选择与迎面风速的关系。分析结果表明,当翅片长度增加到一定值后,通过增加翅片长度的手段来强化换热性能收效很小;在低迎面风速下,翅片长度不要过长;在高迎面风速下,仍存在较大的传热温差,空气出口温度的增加只能通过增加翅片长度来完成。     

矩形翅片椭圆管热交换器流动和换热特性的数值模拟

利用CFD计算方法,对矩形翅片椭圆管热交换器进行了数值模拟,得到其在不同风速下的流动和换热特性,并就椭圆管和圆管之间阻力与换热特性进行了计算比较,分析讨论了片距及管排数对阻力特性的影响,为风洞热交换器设计提供依据。     

Thermal performance of a spirally coiled finned tube heat exchanger under wet-Surface conditions

This paper is a continuation of the authors’ previous work on spiral coil heat exchangers. In the present study, the heat transfer characteristics and the performance of a spirally coiled finned tube heat exchanger under wet-surface conditions are theoretically and experimentally investigated. The test section is a spiral-coil heat exchanger which consists of a steel shell and a spirally coiled tube unit. The spiral-coil unit consists of six layers of concentric spirally coiled finned tubes. Each tube is fabricated by bending a 9.6 mm diameter straight copper tube into a spiral-coil of four turns. The innermost and outermost diameters of each spiral-coil are 145.0 and 350.4 mm, respectively. Aluminium crimped spiral fins with thickness of 0.6 mm and outer diameter of 28.4 mm are placed around the tube. The edge of fin at the inner diameter is corrugated. Air and water are used as working fluids in shell side and tube side, respectively. The experiments are done under dehumidifying conditions. A mathematical model based on the conservation of mass and energy is developed to simulate the flow and heat transfer characteristics of working fluids flowing through the heat exchanger. The results obtained from the present model show reasonable agreement with the experimental data.     

高效节能钢带式果蔬绿色干燥装备翅片管换热器的传热计算

翅片管换热器是高效节能钢带式果蔬绿色干燥装备的供热装置,通过对翅片管换热器的翅化比、对流换热系数、传热系数及阻力的计算,得到了翅片管换热器的压降及翅片管的管数,计算结果表明翅片管换热器换热能力强,传热系数高。     

组装式压缩机内翅片管单双排孔对阻力与传热的影响

通过实验测定并计算单双排孔内翅片管的传热性和阻力特性,总结了两种开孔内翅片管的阻力与传热的关系及数值,绘制了雷诺-努赛尔曲线和阻力特性曲线,对比后的结果说明采用双孔内翅片换热管制造换热器具有指导意义.     

Constructal design of finned tubes used in air-cooled heat exchangers

The present study documents the constructal design and optimization of finned tubes used in air-cooled heat exchangers. The considered tubes are equipped with annular fins. The aim is to minimize the overall thermal resistance by morphing the geometry. The geometrical and thermo-physical parameters considered are the number of fins, ratio of fin height to tube diameter, Stanton number, ratio of fin conductivity to air conductivity, ratio of in-tube fluid conductivity to air conductivity and dimensionless pressure drop. Two constraints are applied in the optimization process: fixed overall volume of heat exchanger and fixed volume fraction of fin material. It is found that there exist optimal values for the number and the height of fins. Moreover, the optimal heat transfer has an extremum in a special volume fraction of fin material.