矩形翅片椭圆管气侧流动与换热规律的数值研究

利用Fluent软件,在矩形翅片椭圆管尺寸给定的情况下,对椭圆基管偏移位置不同的椭圆矩形翅片管外空气侧层流流动与换热进行数值研究,分析偏置距离与椭圆管短轴半径之比Δx/b和雷诺数(Re)对翅片管空气侧换热和流动的影响。结果表明:在计算的Re数范围内,随着Re数的增加,努谢尔特数(Nu)逐渐增加,阻力系数(f)变化不明显;Δx/b=0.5的翅片管(Nu)数比Δx/b=-0.5的翅片管增大约4.83%~8.7%,Δx/b=0.5的翅片管外空气侧阻力系数比Δx/b=-0.5的翅片管增加约4.3%。就翅片效率而言,Δx/b=-0.5时翅片的效率最高。     

基于Fluent的扁管外带凹坑的蛇形翅片空间内流动与传热性能数值模拟

采用Fluent数值模拟了带凹坑的蛇形翅片扁管换热器空气侧的流动与换热。研究表明:与平直翅片相比较,凹坑对空气的流动产生了很大的扰动,采用凹坑翅片可以显著增强换热效果;在雷诺数Re=520～1 400的范围内,凹坑翅片与平直翅片相比其平均努塞尔数Nu_m增加了18%～24%,同时凹坑翅片比平直翅片的阻力系数f增加17%～28%;在雷诺数Re相同的条件下,随着凹坑半径R(0.8～1.8 mm)的逐渐增大,努塞尔数Nu_m和阻力系数f也逐渐增加;在同功耗条件下,与平直翅片相比较,采用带凹坑的翅片可以获得更佳的传热效果。     

螺旋翅片管束换热过程的熵产分析

对不同翅片间距Sf、管束横向节距St和管束纵向节距Sl的9组螺旋翅片管束的换热和流动过程进行了试验研究.分析了换热过程的熵产,研究了雷诺数(RP)、翅片间距、管束横向节距和管束纵向节距对管束换热熵产数NsH、流动熵产数NsF和总熵产数Ns的影响.结果表明:对不同布置方式的管束,随着Re的增加,NsH迅速减小,NsF逐渐增加,Ns先减小后增加;翅片间距对NsH影响较小,在高Re下,翅片间距增大时,NsF和Ns均明显降低;横向节距对NsH几乎没影响,但随着横向节距的增加,NsF和Ns均明显降低;管束纵向节距对NsH、NsF和Ns的影响都很小.     

集流槽宽度对同侧出入流水冷式油冷器翅片流动换热性能的影响

本文采用基于Navier-Stokes方程组对同侧出入流水冷式油冷器翅片中冷内却剂的流动情况进行了模拟，研究了翅片两端集流槽宽度对翅片流动换热性能的影响。结果表明，随着集流槽宽度的增加，翅片内部流动死区的面积逐渐减小，冷却剂的对流换热逐渐增强，翅片内部高温区中冷却液的温度逐渐降低；在翅片性能方面，随着集流槽宽度的增加，冷却剂在出、入口间的压降逐渐降低，平均对流换热系数逐渐增加，传热因子j与摩擦系数f之比逐渐增加，翅片综合性能逐渐提高。     

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。     

高度与节距对波纹板性能影响的数值研究

利用Fluent软件,在波纹板基本尺寸给定的情况下,对高度与节距比值不同的波纹板流动与换热进行数值研究,分析高度与节距比值h/s和雷诺数(Re)对板外空气侧换热和流动的影响。结果表明:在计算的Re数范围内,随着Re数的增加,努谢尔特数(Nu)逐渐增加,阻力系数(f)先增后减;就波纹板效率而言,h/s=0.5时波纹板的效率最高。     

四类螺旋翅片管束热力特性数值研究

对气流横掠螺旋翅片管错列管束的流动与换热特性进行了数值研究,在雷诺数Re=10 000～40 000范围比较了四类(连续型、平齿I型、平齿L型和扭齿型)螺旋翅片管束的换热、阻力及热力综合性能。结果表明:与常规的连续型管束相比,在相同Re下,平齿I型、平齿L型和扭齿型管束的努塞尔数Nu分别提高约24%、32%和38%,欧拉数Eu分别增大约24%、85%和90%;在相同的换热量、流体输运功耗和翅片管结构参数下,平齿I型、平齿L型和扭齿型管束所需的换热面积较之连续型管束所需的分别减小约9%、6%和12%,扭齿型表现最佳;在管束紧凑性方面,连续型、平齿I型和扭齿型管束无明显差别,但选用平齿L型会使管束体积相对增大约18%。     

扰流孔和片距对矩形翅片椭圆管换热性能的影响

本文采用热质比拟技术研究了矩形翅片椭圆管的换热特性.矩形翅片上的苦干扰流孔能起到加强流体扰动,增强换热的目的.实验发现:扰流孔数目,位置和翅片间距对换热影响较大,翅片表面开设8个和10个扰流孔可使换热增加30%.中问位置的扰流孔对换热起的作用不大.本文还得出了不同扰流孔下单排管的Sh～Re准则数的关联式,图8参8     

不同翅片类型对换热器性能影响的模拟计算

针对水-水换热蓄热水箱中的换热盘管,选取3种翅片类型,分别为环型、十字型以及H型。利用Fluent建立三维数值计算模型,在同一标准计算工况下,采用整体换热量、平均对流换热系数、Nu以及翅片效率4个参数对不同翅片类型下下的换热性能进行评价,并与光管情况进行对比。计算结果表明,3种翅片类型中十字型翅片换热性能最佳,其整体换热量、平均对流换热系数以及翅片效率均为最大值。与光管相比,十字型、环型以及H型翅片的整体换热量分别增加46.13%、4.23%、20.44%。     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟,获得了不同流速下翅片表面温度分布,分析了迎面风速与换热系数之间的关系,随着速度的增大,空气侧的换热系数增加,并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素,随着翅片间距的增大,空气侧换热系数增加,而且随着Rg数的增加,换热的强化更加明显。     

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。     

空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管束外空气的流动与传热特性

研究空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管管束外空气的流动与传热特性,对火电站空冷岛的设计与运行具有重要意义.通过CFD模拟,获得了椭圆翅片椭圆管管束外冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷凝汽器冷却空气对流换热平均Nu和摩擦系数f随Re的变化规律,并采用最小二乘法拟合得到了相应的关联式.结果表明:随冷却空气流动Re的增大,Nu增大,f减小.     

热管换热器内部流动与换热的数值模拟

单螺旋翅片热管管束的翅片结构中心对称处存在流体流动及换热不足,因此,将单螺旋翅片结构改为新型双螺旋翅片结构,并利用Fluent软件模拟分析改进后流场与温度场的变化情况。结果表明:在Re=500~6 500时,与未加翅片相比,单螺旋翅片热管换热增强33%~51%,摩擦阻力系数增加6%~24%;双螺旋翅片热管换热增强69%~84%,摩擦阻力系数增加19%~48%。且双螺旋结构的综合性能明显优于单螺旋结构的综合性能,且在Re=2 000时性能表现最优。根据场协同原理可知,双螺旋翅片结构对流体的强烈扰动可促使流体的速度矢量与温度梯度矢量协同程度更好。综合比较得知双螺旋翅片热管更有利于强化换热。     

翅片参数对开缝翅片管换热器换热与阻力性能的影响

在模化试验验证的基础上,通过数值模拟,获得了翅片间距P_f及开缝数量n_s对开缝翅片管换热器性能的影响规律:n_s≤6时,翅片侧Nu和流动阻力均随着P_f增大而减小;n_s6时,翅片侧Nu随P_f增大先减小后增大,而阻力逐渐降低;P_f=3.51～3.97 mm时,随n_s增大,阻力逐渐增大,n_s=4～6时,翅片侧Nu逐渐增大,n_s=6～8时,翅片侧Nu变化较小;P_f=3.97～4.43 mm时,n_s由4片增加至8片,翅片侧Nu和阻力均逐渐增大。根据不同结构的开缝翅片管换热器的综合流动换热性能,提出了P_f与n_s的最佳组合。     

H形翅片管束传热和阻力特性的试验与数值模拟

根据大型电站锅炉省煤器的运行工况,对单H形和双H形翅片管束气侧的传热与阻力特性进行了模化试验研究,并利用Fluent软件对H形翅片管束的流场和温度场进行了数值模拟,得到单H形和双H形翅片管束的传热与阻力特性变化规律.结果表明:H形翅片管束的传热和阻力特性与气体的Re有关,随着气体Re的增大,气侧Nu不断增大,传热性能提高,而Eu则逐渐减小,并趋于定值;在相同Re下,单H形翅片管束气侧Nu大于双H形翅片管束气侧Nu,而气侧Eu则小于双H形翅片管束气侧Eu;数值计算结果与试验结果误差较小,采用数值计算方法能比较准确地分析H形翅片管束的流动与传热特性.     

车用散热器中新型缩放排列百叶窗翅片的研究

本文提出一种新型缩放排列百叶窗翅片。它与一般的顺排排列百叶窗翅片相比,具有较好的刚性,且还能保持相同的换热性能。文中应用萘升华质-热比拟技术,对缩放翅片的二维模型,即缩放排列倾斜板簇的换热与阻力特性进行试验研究。试验了沿空气流动方向的六种不同倾斜角度及三种切口长度的板簇后,应用包括进口段在内的板簇平均换热系数α相对于压力梯度(-dp/dx)的“权衡”曲线进行优化,从而为设计缩放排列的百叶窗翅片提供合理选择翅片角度的依据。     

基于低温烟气余热回收的纵翅片换热管性能模拟研究

纵翅片换热管是一种适合于低温烟气余热回收的换热部件,翅片的结构参数对管外烟气的换热性能和流动性能的影响较大。文中对三种不同高宽比的基管模型在六种不同入口速度下管外侧流体流动和传热特性进行数值模拟研究,研究结果表明:在相同雷诺数下,高宽比为1的基管模型换热性能最好,高宽比为2的基管模型进出口压降最小。进出口压降和平均对流换热系数随入口速度的增加而增大,因此在选择换热管入口烟气流速时,应在压降被允许的情况下,尽量选择较高的入口流速。     

车用散热器中百叶窗翅片倾斜角度的研究

本文采用萘升华质-热比拟技术,对车用散热器中百叶窗翅片的二维模型,即顺排倾斜板簇的换热与阻力特性进行了试验研究,并用氢泡可视化技术观察了倾斜板簇入口段的流动情况。试验中倾斜板簇共有6种倾斜角度,试验结果表明:当倾斜角度增大时,换热得到强化,同时阻力也将增加,但它们在不同的角度和流速时两者增加的比例不同。为此,作者推荐了一组以流速和倾角为参变数、换热系数α相对于压力梯度(-dp/dx)的“权衡”曲线的新方法。在设计不同用途的散热器时,这组曲线可以提供百叶窗翅片倾角的合理选择。     

百叶窗翅片传热与流动的三维数值模拟

本文对空气在百叶窗翅片内部流动和传热建立了三维数值计算模型.计算结果与文献所提供的实验数据进行了对比,在整个计算范围内,Re=0～1500,j和f的平均偏差分别为1.96%和10.5%.在深入揭示百叶窗翅片流动机理的基础上,进一步比较了百叶窗翅片开窗角度La和换向区长度S对其传热和流动阻力的影响,分析结果为百叶窗翅片的模具制作及其优化设计提供了依据.     

平直-波纹翅片扁平管外空气流动与换热特性的数值研究

利用Fluent软件,完成了平直翅片、波纹翅片和6种不同结构的平直-波纹复合翅片扁平管空气侧流动和换热的三维数值模拟研究。对温度场、速度场、表面平均传热系数、进出口压降、综合换热性能因子进行了分析对比,揭示了进口风速(1m/s～5m/s)、复合翅片中波纹翅片所占比例以及所处位置对翅片表面平均传热系数、通道进出口压降和综合换热性能因子的影响。结果表明,复合翅片中波纹翅片所占比例是影响进出口压降的主要因素;复合翅片中波纹翅片所处位置对换热性能的影响显著,但对进出口压降的影响很小;平直-波纹复合翅片可以提高蛇形翅片扁平管换热器的综合性能;当迎面风速大于2.6m/s时,B15P5型复合翅片的综合换热性能最优。