椭圆断面厚壁螺旋管强化传热与流体阻力研究

对椭圆断面厚壁螺旋管进行了强化传热和流体阻力实验研究.结果表明,螺旋管的平均传热系数较光管有大幅度提高,最大为原来的2.2倍,其准则方程式为Nu=0 197Re0 625Pr0.4(104＜Re＜3.72×104)在雷诺数较低时,螺旋管的传热效果较好,流体阻力也较小,随着雷诺数的增大,流体阻力迅速增大.螺旋管强化传热和最佳工作区域在Re＜2×104范围内     

螺旋管内气—液两相流流型转换特性试验研究

以空气和水为介质，在压力０．１－０．６ＭＰａ范围内对螺旋管内气－液两相流流型及其转换特性作了认真的试验研究。试验中采用压差波动测定流型，通过详细分析整理大量试验数据，获得了不同流型下的压差波动信号，绘制了不同螺旋直径、不同螺旋角度下的流型图，并通过对试验数据计算、回归分析得到了三种主要流型的转换关系式，借助图形叠加技术，直观指出螺旋管螺旋直径、螺旋升角对流型转换的影响，在低温低压下，对工程实际具有     

纳米颗粒添加对熔融盐传热特性的影响

熔融盐由于其蒸汽压力低、工作温度高、热稳定性良好等特点,在集中式太阳能热发电系统中作为传热和蓄热工质应用较多.但熔融盐热导率较低,导致发电系统效率降低、能耗增加,发电系统成本升高.向熔融盐中加入纳米颗粒形成熔盐基纳米流体是能够改善熔盐热物性,文章以添加SiO2纳米颗粒的Hitec盐基纳米流体为研究对象,利用平衡分子动力学方法模拟计算热导率,从多角度分析以揭示物理机理.结果表明纳米颗粒质量分数为2％、4％和6％时,纳米流体热导率分别提高了5.75％、6.47％和0.05％.扩散系数结果表明,纳米颗粒添加不会强化基液微对流.分析径向分布函数发现,纳米颗粒添加导致了Na原子和NO3-中N原子间的配位数增加,粒子间作用力增强,引发纳米流体热导率提升.此外,随着温度升高,熔盐纳米流体热导率减小;颗粒质量分数/粒径变大,热导率出现非单调变化.     

螺旋管内气液两相流动特性的简化分析

从试验和理论上研究了螺旋管内气液两个流动特性,得出了平均截面含气率与容积含气率图,并采用不同模型,对螺旋管内主要注以型平均截面含气率和摩阻压降进行了推导和计算,计算结果与试验数据符合较好。     

不同截面形状螺旋管内油水分离数值模拟

螺旋管分离器具有结构简单、重量轻、分离效果好等特点,是目前最常用的一种离心分离器。对不同入口速度下的螺旋管和具有不同截面形状的螺旋管内油水分离进行数值模拟,得出了油水分离规律：对圆形截面螺旋管,随着流速的增加分离效果变得明显,过大或过小的流速都影响分离效果;在截面面积相同的情况下,圆形截面的螺旋管的油水分离效果比方形和梯形截面的螺旋管明显。研究结果可为螺旋管技术的改进提供一定的理论基础。     

螺旋管内气－液两相流流型转换特性试验研究

以空气和水为介质，在压力０．１～０．６ＭＰａ范围内对螺旋管内气—液两相流流型及其转换特性作了认真的试验研究。试验中采用压差波动法测定流型，通过详细分析整理大量试验数据，获得了不同流型下的压差波动信号，绘制了不同螺旋直径、不同螺旋升角下的流型图，并通过对试验数据计算、回归分析得到了三种主要流型的转换关系式，借助图形叠加技术，直观指出螺旋管螺旋直径、螺旋升角对流型转换的影响，在低温低压下，对工程实际具有指导意义。     

螺旋管内流动沸腾传热系数关联式拟合与误差分析

为了发展适于螺旋管内流动沸腾传热系数关联式,基于流动沸腾传热机理,引入参数D_n数来修正复杂管道对传热系数的影响,并经过回归计算确定D_n数的指数,从而发展了螺旋管内流动沸腾传热系数关联式。进一步分析了传热系数预测值与实验值的偏差随流量、干度的变化情况。利用以R134a为介质的螺旋管传热实验数据验证了该关联式的适用性,并采用平均相对误差(the mean relative error, MRE)和均方根误差(the root mean square error, RMSE)来衡量预测结果的准确性,计算出MRE在8.23%范围内,RMSE为0.532。该平均相对误差值和均方根误差值都比较小,表明回归计算结果符合要求。因此,复杂管道引入参数D_n数建立传热系数关联式是非常适用的,并值得推广应用。     

粉体颗粒的形状与分维

介绍了用分维表示粉末颗粒形状的方法，并与共他表示颗粒形状的方法进行了比较。     

颗粒团聚对水基铜纳米流体导热系数影响机理研究

研究表明纳米颗粒团聚影响纳米流体的导热系数,但颗粒团聚对导热系数的影响机理尚不清晰.文中构建水基铜纳米流体模拟体系,采用平衡分子动力学方法分析颗粒团聚行为对纳米流体导热系数的影响规律与机理.结果表明,铜颗粒发生团聚导致纳米流体的导热系数升高.纳米流体体系中铜颗粒表面存在致密水分子吸附层,不同颗粒水吸附层间强吸引作用是颗粒相向运动与发生团聚的驱动力.通过分析影响纳米流体导热系数的动能、势能及应力贡献项发现,颗粒发生团聚后颗粒势能绝对值增加,是引起纳米流体导热系数升高的主要原因.     

恒热流工况下螺旋管内层流换热性能数值模拟

在恒热流工况下,数值模拟雷诺数为200～1000,无量纲螺距为0．1～0．2,曲率为0．1～0．3的螺旋管内不同截面上的温度场分布和速度场分布以及雷诺数、曲率和无量纲螺距对轴向不同截面上平均努谢尔特数、平均摩擦系数以及总熵产的影响规律。结果表明,随着转角增大,二次流作用加强,且垂直于轴向截面的最大速度向管的外侧移动,而温度分布出现两个Dean涡胞;轴向截面平均努谢尔特数和摩擦系数以及总熵产随雷诺数、曲率和螺距的变化呈现不同的规律;与曲率相比,螺距对热力性能的影响程度相对较小;且流动引起的熵产和传热引起的熵产相比可忽略不计。     

超临界CO2在螺旋管式冷却器内的传热特性研究

螺旋管结构紧凑、换热效率高,在CO₂气体冷却器中应用广泛. 超临界CO₂热物性变化剧烈,其在螺旋管内的传热特性异常复杂. 通过对不同冷却热流密度和质量流速工况下的数值模拟发现,螺旋管内超临界CO₂传热系数沿流动方向呈近似抛物线分布; 冷却热流密度越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越小; 质量流速越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越大; 不同热流密度与质量流速的比值决定整个流动方向传热系数的涨落,基于此提出了一个适用于均匀冷却螺旋管内超临界CO₂传热计算的关联式,可为螺旋管式气体冷却器的优化与设计提供参考.     

肋片强化矩形截面螺旋通道换热特性研究

应用CFD软件研究肋片对矩形截面螺旋通道湍流换热的强化作用,基于正交螺旋坐标系分析通道内流场和温度场分布.结果表明:对于单一矩形截面螺旋通道,换热壁面中心线附近受二次流影响较弱,换热效果较差.在此处安装扰流肋片后,矩形截面中心处产生了附加的二次流.研究范围内,加装肋片后的对流换热系数α是未加装肋片的1.03~1.2倍,流动阻力系数f是未加装肋片的1.003~1.033倍;强化传热因子j在0.911~1.067之间.低雷诺数下的低高度肋片综合强化换热效果较好.     

垂直管内载气强化二元混合物沸腾传热

在垂直管内二元混合物的流动沸腾传热过程中 ,引入空气作为载气 ,改变其传热机理从而强化其传热性能。研究不同质量分数的乙醇水溶液 ,在不同操作压力、液体流速和载气流速条件下 ,其平均传热膜系数和壁面过热度的变化规律。分析讨论了载气引入强化沸腾传热各因素的影响并对实验数据进行了关联计算。结果表明 ,关联式能较好的反映各因素的影响 ,其偏差在 -2 3 %～ +2 0 %之间 ,平均偏差为 8.3 1 4     

强化管壳式热交换器传热的实验研究

对不同壳侧结构的管壳式热交换器壳侧流动的流型、流阻及其传热特性进行了实验研究。实验表明 ,直挡流板的壳侧流道由于存在滞留区 ,流阻高且不利于换热。螺旋板的壳侧流道的Nu比直挡流板高 79% ,而具有螺旋板和多孔介质组合的壳侧流道的对流换热系数比直挡流板高 94 %。同时得到了最佳螺旋角为 4 0°,多孔介质的最佳孔隙率为 0 985。     

纵向涡发生器对圆形翅片管换热强化的影响

利用CFD计算软件FLUENT对带有纵向涡发生器的圆形翅片管的流体流动和传热过程进行数值模拟,并与普通圆形翅片管加以对比。结果表明,带有纵向涡发生器的翅片管换热效果明显优于普通翅片管。应用场协同原理解释认为,纵向涡发生器使流体速度和温度梯度之间夹角减小,改善了速度场和温度场的协同性,从而增强了换热效果。     

内置双螺旋结构换热管金属氢化物反应器的传热性能

针对金属氢化物反应器传热性能较差的问题,提出了更紧凑高效的双螺旋结构换热管。建立了内置螺旋管的金属氢化物反应器的三维数学模型,研究了换热流体入口平均流速对反应器传热性能的影响,确定了模拟中入口平均流速的范围,对比分析了单、双螺旋结构对反应器性能的影响。结果表明：在换热流体入口平均流速大于0.5m/s以后,能达到较好的换热效果,换热流体的平均真实温升趋于稳定。减小螺旋导程可以明显提高换热流体的平均真实温升和反应器的传热性能。对于导程为60mm的单、双螺旋结构管,床层平均温度降至300K所用时间从7000s缩短到3000s。导程为30mm的双螺旋结构管的单位重量输出?功率比导程为15mm的单螺旋结构管更高,可见内置双螺旋结构管反应器的传热性能优于内置单螺旋结构管反应器。双螺旋结构管具有更大的换热面积,在反应器床层内的位置分布更加均匀,从而提高了反应器的传热性能。     

波纹管传热及阻垢性能实验

根据强化传热理论,应用套管式换热实验台,选择基管外径分别为25 mm的光管和波纹管换热器进行传热性能及阻垢性能实验.实验结果表明:波纹管的总传热系数是光管传热系数的1.1~1.2倍;光管的污垢热阻比波纹管的污垢热阻约高出35%.     

偏心螺旋套管环形侧流动及换热特性数值研究

换热器作为关键设备,广泛运用于能源高效利用及能量交换等领域.其中,螺旋套管换热器是高效紧凑的流体换热设备,换热能力受流体物性、管材以及结构等因素的影响.内管偏心对螺旋套管环形侧的流动和换热特性具有重要影响.文中通过数值方法模拟了不同偏心程度的螺旋套管,探究对比了五个偏心率对应环形流道的流动阻力及换热特性.研究结果表明:偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))随着内管偏心率的增加分别增大和减小.当偏心率从0增加至0.8,偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))分别增加9.8%和减小5.1%.此外,以同心直套管环形侧为强化传热技术评价的参照,偏心率为0.8的螺旋套管换热器的环形流道的综合传热性能PEC_(a)为1.39.与同心螺旋结构相比,偏心螺旋套管环形侧的PEC_(a)增加了11.9%.