换热器EHD强化空气对流传热及其动力学分析

以空气为实验工质,对以光管、横纹管为传热管的管束换热器强制对流传热进行了高压电场强化(EHD)实验研究,得到了努塞尔数与雷诺数,传热强化系数与外加电场电压的关系曲线,验证了外加高压电场对管束换热器对流传热有一定的强化效果。还对实验采集及数值模拟所得的壳程压力波动信号进行了最大李雅普诺夫指数计算和分析,从动力学的角度研究了EHD强化传热机理。结果表明,当有高压电场作用时,换热器传热系统较易出现混沌,从而强化传热。     

微细通道EHD两相流传热研究

以去离子水为工质,分别对1 mm×2 mm、2 mm×2 mm和3 mm×3 mm 3种矩形槽道进行了EHD两相流传热试验研究。结果表明,两相流饱和沸腾时,传热系数随着热流密度的增大而增大。在相同的热流密度下,槽道尺寸越小,槽道的饱和沸腾传热系数越大。在外加直流电压低于16 kV时,传热系数随外加电压的增加而明显增加;在16~20 kV之间,传热系数随电压的增加变得平缓;当电场电压高于20 kV后,传热系数随着电场强度的增加反而降低。这说明在EHD两相流强化传热中存在最佳强化电压。     

几种换热管在电场强化对流实验中传热性能比较

对水平光管、横纹管、螺旋槽管、花瓣管在电场强化（EHD）单管试验中进行对流传热实验,蒸汽走管程,空气走壳程。实验结果表明：在相同的雷诺数下,施加电场后,传热膜系数和阻力系数都有一定的提高,其中花瓣管的强化效率指标最大,达到1．98,在电压为30kV时,花瓣管外电场强化作用最明显,强化系数达2．76。     

三相工质重力热管强化传热试验研究

为了提高重力热管的传热能力,把金刚砂颗粒加入到纯工质里制成三相工质重力热管来强化传热。对12.07、9.77、8.47、7.06和6.35μm的5种不同固体颗粒粒径的三相工质重力热管的传热性能进行研究,计算三相工质重力热管的传热系数,并与纯水重力热管的试验结果进行对比分析。试验结果表明,三相工质重力热管的最佳充液率为55%,最佳固体颗粒质量分数为5%;与纯水重力热管相比,三相工质重力热管的等效对流换热系数提高了16%～31%,固体颗粒含量和粒径对传热有很大的影响。     

自然对流垂直管内插旋流片的强化传热研究

以水为工质,采用Fluent软件,对垂直放置的缩放管内插旋流片的自然对流换热进行了数值模拟分析,对光滑管、光滑管内插旋流片、缩放管和缩放管内插旋流片4种管道的传热情况进行对比,并将模拟值与实验值进行比较,两者的结果基本吻合。模拟结果表明,4种换热管中,缩放管内插旋流片水的传热系数最大,传热强化综合因子达到4以上;缩放管配合旋流片能加强壁面附近流体的扰动,又能使管内中心流体形成较强的漩涡流,加强壁面与管内中心流体的热量交换;减小速度场与温度场之间的夹角是增强传热性能的一个重要因素,缩放管内插旋流片的场协同角的体积平均值最小,因此缩放管内插旋流片的速度场和温度场协同程度更高,更有利于传热。     

纵向流混合管束换热器试验研究

对3种纵向流管壳式换热器进行了试验研究,结果表明,由扭曲变截面管、绕丝管和光滑管三者组成的混合管束,其总传热系数比纯光滑管管束高1.3～2.3倍。采用混合管束既可获得高的总传热系数和管内外传热膜系数,又可以使管内压降不致过大。改变扭曲变截面管与光管等不同数量的配比和布置方式,可使之满足各种强化传热和限定压降的工艺特定要求。     

螺旋折流板换热器对流传热特点分析

利用计算流体力学(CFD)软件对8°折流板倾角的螺旋折流板换热器进行了壳程对流传热的数值模拟,通过与传热研究公司的HTRI软件计算结果的对比验证发现相关结果具有一致性。基于数值模拟结果,发现壳程流动呈现距壳体轴心越远流速越低,且换热效果越差的特点。借鉴"流路分析"的基本思想对上述问题进行了初步探讨,认为这是由于壳程主体螺旋流使得流经外侧管束的流体经过更多换热管管排,流经外侧管束的流体必须降低速度以维持其相同的进出口压力降,故外侧管束换热较差。这可能是较大壳体直径的螺旋折流板换热器表现不佳,故其在工程上使用较少的原因。同时发现经过一个螺旋周期后流场具有周期相似性,而这可以作为利用周期性边界条件对螺旋折流板换热器进行简化计算的依据。     

管内周期性自旋流的强化传热实验

对间隔插入旋流片管内周期性自旋流的传热与流阻性能进行了实验研究,并比较了4种类型的旋流片及其不同旋流片间距的强化传热性能。结果表明,最佳旋流片间距Lp均在33d左右,旋流片强化传热的综合效果从大到小依次为:旋转角α=180°及旋流角β=20.3°的旋流片、旋转角α=270°及旋流角β=20.3°的旋流片、旋转角α=180°及旋流角β=38.1°的旋流片、旋转角α=270°及旋流角β=38.1°的旋流片。     

螺旋折流板式换热器强化传热及其优点

由换热强化最基本概念入手,介绍了影响换热器传热效率的原因。传热系数作为影响传热效率的一个原因,而螺旋板式换热器基于提高传热系数开发的,通过两个实验论证了螺旋板式换热器的优越性,介绍了其应用开发前景。     

缩放管内自旋流强化传热的场协同分析

建立了周期性单元模型,采用数值模拟方法分析了缩放管内带衰减性自旋流的三维湍流流动中的场协同现象,研究轴向不同位置速度场与温度场的演变过程。结果表明,切向速度对强化传热影响很大,自旋流纵向涡使轴向速度和切向速度在同一数量级;自旋流改善了湍流中心区与边壁区流体速度场与温度梯度场的协同程度,使传热得到了强化。     

纵向流管壳式换热器强化传热研究与发展

纵向流管壳式换热器具有传热效率较高、流动阻力小、抗结垢能力强、设备投资及操作费用低等优点 ,但在低雷诺数下 ,传热效果不佳 ,郑州大学热能工程研究中心对新型纵向流管壳式换热器进行了数值模拟和试验研究 ,开发出CAD参数化绘图系统 ,提高了这种换热器的性能和设计效率。阐述了纵向流管壳式换热器的研究和发展概况 ,分析了单项强化和复合强化传热的强化结构特点和强化传热机理 ,并从 4个方面指出了这种换热器今后的发展方向     

斜针翅管强化传热元件的研究与应用

斜针翅管强化传热元件是一种适用于强化低雷诺数流体换热的新型高效传热元件。介绍了由该种强化传热元件与其他传热管组成的混合管束的强化机理与实际应用。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

内置转子组合式强化传热装置换热管内流体流动与传热数值模拟

建立了换热管内流体流动与传热三维数学模型,对内置转子组合式强化传热装置换热管内流体流动与传热特性进行数值模拟并与实验结果进行比较。模拟结果表明,内置转子组合式强化传热装置换热管内冷热流体产生了置换混合的效果,充分换热,管内温度梯度小于1 K,进出口温差较光管提高了29%;流场变为复杂的三维螺旋流,加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动,使传热强化并起到清洁污垢的作用,但管内压降较光管增加了4.7 kPa;与光管相比,表面对流传热系数的平均值提高了7%,而且表面对流传热系数的分布也变得均匀。实验结果与模拟结果符合较好。     

电场强化气体对流传热研究进展与场协同原理

全面论述了国内外利用电水动力学强化气体对流传热的研究进展情况,分别从理论和实验两个方面分析电晕放电对电水动力学强化传热的影响,指出了当前研究中的问题,对以后的研究提出了建议。介绍了场协同原理及应用该原理分析电场作用下通过流场和温度场的协同进行强化传热的问题。     

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热强化研究

对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程的压力降的对比试验研究,测试了不同螺旋角的螺旋折流板换热器的壳程传热性能和壳程压力降,结果表明螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,且其壳程压力降比弓形折流板换热器小.     

强化传热元件与高效换热器研究进展

综述了国、内外近年来强化传热元件与高效换热器的研究概况,扼要报道了强化传热元件和高效换热器的研究进展。     

连续形螺旋折流板管壳式换热器强化传热机理的数值模拟

利用FLUENT软件,在设定的管、壳程流体流速下,对不同螺旋节距L的连续形螺旋折流板管壳式换热器强化传热情况进行了三维数值模拟,得到了对应条件下的温度场、速度场、质点迹线图、管壳程温度变化图以及压降分布图等.根据模拟得到的结果,比较了不同螺旋节距L下的连续形螺旋折流板对螺旋折流板管壳式换热器强化传热的影响.在所模拟的螺旋节距L范围内,得到了连续形螺旋折流板的螺旋节距L与螺旋折流板管壳式换热器强化传热效果的变化规律的关系,该结果可以为这种新型连续形螺旋折流板管壳式换热器的规模化工程应用提供一定的参考依据.     

超低流阻板式换热器强化传热研究

针对气-气换热的特点,在以往研究的基础上,对超低流阻板式换热器进行了强化传热的研究。开发了一种合适的扰流件,通过实验分析了强化传热前后的传热和流阻变化。     

纳米流体及其强化传热性能研究进展

纳米流体是指以一定的方式和比例,在液体介质中添加纳米级的金属或非金属粒子形成的一类新型传热工质。主要介绍了纳米流体的传热特点及传热机理,着重概括了纳米流体在传导、对流及沸腾传热等方面强化传热的最新研究进展,分析了其传热强化的影响因素,同时指出了目前存在问题及今后研究方向。