进口轴向叶片旋流器强化管内换热的研究

对进口轴向叶片旋流器强化管内换热进行了试验研究,提供了传热和阻力的试验数据,分析了旋流器结构参数,管内Ｒｅ数,试验段长径比对传热和阻力的影响,得到了传热和阻力准则关联式,并对旋流器强化管内换热的热力性能进行了定量评价。试验表明：在试验范围内使用进口轴向叶片旋流器来强化管内换热总是有利的。     

单排管直接空冷换热元件性能试验

为了探究结构参数对空冷元件流动传热特性的影响规律,为空冷凝汽器优化选型提供参考,通过实验室性能试验,研究不同结构尺寸的单排管直接空冷换热元件的热动力性能。结果表明:迎面风速增加,单排管空冷元件传热系数增大,空气阻力亦随之增大;在元件结构参数基本相同的前提下,迎面风速一定,随着翅片厚度减小,空气阻力降低,换热效果增强。据此,将单排管空冷元件与双排管空冷元件的流动换热特性进行技术对比,发现在工程设计常用的迎面风速下,单排管空冷元件与双排管空冷元件的换热系数相当,而单排管空冷元件的阻力明显小于双排管。     

折流栅对汽轮发电机定子水冷器传热与阻力特性影响的研究

为了研究折流栅对汽轮发电机定子水冷器传热与阻力特性的影响,对折流栅水冷器壳侧进行了流路分析,并以折流栅及螺旋槽管为强化换热元件对水冷器传热和阻力性能进行了模化试验研究。折流栅作为管束的支撑结构不仅可以减轻流体诱导振动,而且可提高换热系数,降低压降。随着折流栅间距减小,水冷器传热性能提高,但阻力也相应增大。因此,应合理选择折流栅间距,以实现水冷器结构和性能的优化,更好地满足汽轮发电机的实际运行工况。     

竖直上升直肋管内超临界二氧化碳换热特性与肋结构优化

高性能超临界二氧化碳(S-CO₂)换热器是实现S-CO₂布雷顿循环系统高效紧凑化的关键核心设备,S-CO₂在光滑通道内换热系数较低,寻求高换热性能与低阻换热结构是发展高效紧凑式换热器的关键。采用五轴电火花成型技术制造出直肋管,通过实验方法研究了S-CO₂在四头直肋管内传热规律,系统分析了流动参数对直肋管强化传热特性影响,定量评估了直肋管与光管换热能力的差异;采用数值模拟方法研究了直肋管结构参数对强化传热和阻力特性的影响规律,获得最优的直肋管结构。结果表明：增加压力和质量流速可以降低壁面温度,提高对流换热系数,直肋管的平均换热能力是圆形光管的1.96倍左右;相较于圆形光管,直肋管可以有效延迟传热恶化发生,且使传热恶化延迟能力提升0.3～1.8倍;当固定肋宽0.5 mm,肋高2.5 mm,直肋管的综合换热能力最好,综合换热因子为1.58;而固定肋高为0.5 mm,高宽比0.33,直肋管的综合换热能力最好,综合换热因子为1.22。     

H型翅片椭圆管束传热及阻力特性的试验研究

对椭圆H型翅片管的传热及阻力特性进行含尘烟气条件下的热态试验研究,得到工业应用条件下的椭圆H型翅片管换热管传热及流动特性变化规律,给出了管外换热试验关联式及阻力试验关联式,并通过洁净管及稳定积灰工况的比较,得出试验元件的积灰变化规律,同时针对不同的翅片管布置方式进行分析,认为顺列布置条件下,积灰对于其传热特性及阻力特性的影响均小于错列布置,最高可达50%。     

钢制椭圆管矩形翅片空冷传热元件热力及阻力性能试验研究

通过对钢制椭圆管矩形翅片的不同管径、不同翅片间距的空冷传热元件进行热力及阻力性能试验,给出了相应的传热关联方程式及阻力方程式,可供工程设计时参考。     

管外综合热力性能分析方程的建立及应用

针对强化换热元件的综合热力性能分析和评价问题,在已建立管内综合热力性能分析方程的基础上,进一步建立了管外单管及管束综合热力性能分析方程,并以针肋管为对象对其强化传热性能进行了分析和评价,通过研究进一步拓展了所提出方法的应用范围,并验证了这种方法所具有的优点。     

矩形微通道的传热与阻力特性及其场协同理论分析

开发高效低阻的微通道对于冷却高热流密度的电子器件意义重大。文中通过数值模拟方法,对一种钻石形针肋进行了优化设计,并对安装有原型和改进型针肋的矩形微通道的传热与阻力特性进行了对比研究。计算结果表明:在相同雷诺数下,安装改进型针肋的微通道的换热效果明显优于未改进的情况,流动阻力反而更小,因而综合性能也更好。基于对流换热场协同原理和发展的流场物理量协同原理,计算两种微通道内速度与温度梯度的协同角、以及速度与压力梯度之间的协同角,这些角度的相对大小与数值计算得到的结论是一致的。     

肋板正方形通道传热与流动特性

根据质量、动量、能量守恒定律,采用SIMPLEC算法,对空气在内置肋板正方形通道的传热与流阻特性进行数值模拟,分析了不同攻角和开缝位置对通道传热综合性能的影响;通过对局部流场、温度场、热流密度、绝对涡量、阻力因子的分析揭示了空气在内置肋板正方形通道的传热强化与流动减阻机制。结果表明:攻角为30°时通道的传热综合性能最佳,在此基础上进行肋板的底部开缝可以进一步降低阻力和强化传热速率,提高传热综合性能;通道内加装肋板可以导流通道二次流,均化通道流场,加强近壁区流体与主流区流体的置换程度,从而提高通道的传热速率;绝对涡量可以表征单一二次流的强化,但不能完全表征开缝通道的传热强化现象;肋板攻角及开缝的流动减阻主要降低了通道的形体阻力。     

基于圆管内肋迎流面结构设计的传热性能研究

相较于光滑圆管,内肋管对管内流体流动状态影响较大。通过改变肋片迎流面结构,会对流体产生不同程度的导流效果。传统对于肋片结构方面的研究多是一些规则化的图形,其导流角往往是一致的。本文采用数值模拟的方法研究了环形内肋迎流面的结构对圆管内流体流动特性、传热特性及综合性能的影响。对内肋迎流面以不同程度的凹凸结构建立5种圆管模型,分析比较5种流体模型对流体的影响并探讨其规律。结果表明:圆管整体换热和综合性能与迎流面凹凸程度具有强烈的相关性;内肋迎流面凹陷对换热管换热有强化效果,内肋迎流面凸出则会削弱换热管换热;同时,凹面管的阻力系数比凸面管的阻力系数有较大幅度的增加;迎流面凸面结构综合性能略高于迎流面凹面结构。     

换热器总传热量偏差的数值模拟研究

应用理论分析和数值模拟的方法，研究了换热器因各股流道流速分布不均匀而造成的总传热量偏差。研究结果表明，在恒壁温的条件下，当各流道流体流速不均匀程度达到4倍时，换热器的总传热量偏差在3%以内，而进出口压降将增加约23%。     

直接空冷凝汽器翅片散热器流动传热特性

为了给直接空冷散热器的优化设计和直接空冷机组的运行提供一定的参考,采用CFD方法,研究单排扁平管在不同迎面风速和环境温度条件下翅片通道内流场和温度场分布,得到空冷凝汽器冷却空气对流换热的表面换热系数和压损随迎面风速的变化规律,并通过拟合得到对应的关联式。结果表明：随着迎面风速的增加,表面对流换热系数和压降均有显著增加;环境温度的变化对空冷单元的散热量影响较大。研究结果对于直接空冷的运行设计具有重要的意义。     

叶片旋流管内核心流强化传热分析与结构优化

管内湍流强化传热方法一般是增加壁面换热面积,但这会显著提高管内流动阻力。本文根据管内核心流强化传热的原理,提出了一种高效低阻的叶片旋流管,分析其传热强化的机理,建立相应的物理和数学模型。数值分析的结果表明,在圆管内置若干组旋流叶片后,可显著强化管内湍流换热,且流动阻力的增幅低于换热强化的增幅;当常温水流过管长为960 mm,管径为20 mm的圆管,且在管内核心流区域设置4组4叶片旋流单元时,其性能评价系数SPEC在Re数为3 000~15 000的范围内均超过1.5,最高可达1.9左右。     

圆-椭圆截面交叉缩放强化换热管在电站低压加热器中的性能研究

介绍了圆椭圆截面交叉缩放强化换热管的结构和换热特性,通过对3种不同节距换热管的换热特性和阻力特性试验,表明:采用圆椭圆截面交叉缩放强化换热管对提高换热系数是有效的。对该元件进行了耐压试验,当实验压力小于10MPa时,管子的变形均为弹性变形,可以满足火力发电厂低压加热器的工作要求。此外,该元件管具有较好的抗结垢和自动除垢功能。     

凝汽器采用螺旋槽铜管强化传热的试验研究

本文对水平螺旋槽管凝结放热进行了实验研究,并在电厂凝汽器上进行了工业试验。结果表明,螺旋槽管换热器总体传热系数比光管换热器提高约23％～48％,凝汽器采用螺旋槽管后,使N25—3.43/435汽轮机背压降低1.16kPa,因而具有显著的经济效益。     

Multi-objective optimization of a plain fin-and-tube heat exchanger using genetic algorithm

In the present paper, a plate fin-and-tube heat exchanger (PFTHE) is considered for optimization with air and water as working fluid, four geometric variables are taken as parameters for optimization, a Genetic Algorithm (GA) was used to search for the optimal structure sizes of the PFTHE, the maximum total heat transfer rate and the minimum total pressure drop are taken as objective functions in GA, respectively. Performance of the optimized result was evaluated and correspondingly the total heat transfer rate, the total pressure drop, the heat transfer coefficient and the local Nusselt number, j-factor and friction factor ξ are calculated respectively. Results show that the total heat transfer rate of the optimized heat exchanger increased by about 2.1–9.2% comparing with the original one, the heat transfer coefficient increased by about 8.2–14.7% and the total pressure drop decreased by about 4.4–8% in the range of Re = 1200–14000.     

A numerical study of heat transfer and turbulent flow of carbon dioxide in a tube at supercritical pressure

Operating modes with normal and degraded heat transfer (the latter with peaks of wall temperature) during turbulent flow of carbon dioxide in a round tube at supercritical pressure are calculated. The calculated results are compared with experimental data on the wall temperature, pressure drop, and friction obtained under the conditions of a weak effect of thermogravitation. An explanation for the specific features of convective heat transfer in the region of supercritical pressures is given.     

管壳式换热器壳侧传热与阻力性能的实验研究与预测

设计并建立了换热器传热与阻力的综合性能实验台,对1种弓形折流板换热器和2种连续螺旋折流板换热器壳侧的传热及阻力性能进行了实验研究,实验介质管侧为水,壳侧为油;同时基于壳侧传热实验数据;应用遗传算法预测了换热器的总换热量。实验结果表明:在相同的壳侧流量下,螺旋折流板换热器的阻力要高于弓型折流板换热器,正进正出螺旋折流板换热器的阻力高于侧进侧出螺旋折流板换热器;螺旋折流板换热器的换热系数高于弓型折流板换热器,侧进侧出螺旋折流板换热器高于正进正出螺旋折流板换热器,而且流量越大这种优势越明显。预测结果表明通过遗传算法得到的传热关联式所得的换热量比采用线性回归所得的更加接近实验数据,表明遗传算法可应用于工程中换热设备性能的预测。     

一种适合低速电机应用的高效空气冷却器

考虑到大，中型电机目前仍在应用的铜丝绕簧式空气冷却器有诸多缺点，因此对一种 管母体滚削制成的肋管组成的热交换器进行了试验研究。本介绍了它在电机中应用的特点和参数。其最突出的特点是风阻低，综合传热系数大，适用于低风速，低风压降下，要求有大的同体积散热容量。     

发夹式换热器大温差启动研究

简要介绍了发夹式换热器工作原理及结构优势,在高温高压工况条件下,冷热流体进行大温差换热,通过数值模拟研究冷态启动过程中:管内空置时,壳侧为注满低温热流体状态,高温热流体以小流量缓慢注入换热器内与低温热流体混合,研究壳侧流量对壳侧温升速率的影响;当壳侧温度达到需要高温时,管侧进入冷流体,模拟冷流体温升变化与流量的关系;强度方面通过对换热管及管板进行防冲击热应力分析,对管板以及整个换热器承受温差冲击时进行设备安全性评估;最终保证换热器在大温差情况下的启动安全性。