螺旋翅片管束传热和阻力特性的试验研究

对13个不同翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距的螺旋翅片管束换热器在不同雷诺数条件下的传热和阻力特性进行了试验研究,得出了翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距及雷诺数与换热特性Nu和阻力特性Eu的准则关系式,并对准则关系式进行了分析.结果表明:随着横向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的传热得到强化,但随着纵向管间距和翅片高度的增加,螺旋翅片管的传热有所减弱;随着横向管间距、纵向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的阻力减少,但随着翅片高度的增加,螺旋翅片管的阻力增加.     

百叶窗板翅式换热器换热与阻力性能数值模拟研究

为了解决百叶窗板翅式换热器的内部性能优化问题,通过对层流稳态下换热器燃气侧的典型流动换热单元进行建模及流动换热分析,得到了单元体内部速度、流线及温度的分布特性,并通过对换热系数、科尔本传热因子、进出口单位压降、范宁摩擦系数的比较,获得了不同燃气入口速度下翅片间距及翅片角度对换热器换热性能及流动阻力的影响。结果表明:在百叶窗翅片角度及其他尺寸参数不变时,当百叶窗间距为0. 7 mm时其换热性能最优,阻力随间距增大而减小;在翅片间距等参数不变而角度变化时,换热性能与阻力均随角度增大而增大,当百叶窗角度从15°增加至30°时,换热性能的增加幅度较为明显。     

径向错列翅片管内凝结对流换热数值模拟分析

采用数值模拟方法,对径向错列翅片管内含不凝结气体水蒸气的凝结对流换热及阻力特性进行了综合分析。将编写的自定义函数(UDF)导入ANSYS FLUENT软件,对新型强化管传热性能和阻力性能进行了数值模拟,并根据管长方向壁面上蒸汽质量分数的变化情况,讨论分析了凝结过程中翅片管传热性能的变化规律。分析结果表明:与光管相比,内翅片管的强化传热效果随翅数增多、翅片换热接触面积增大而更加显著;另一方面,翅片管的流动阻力相应增大,对管路换热产生不良影响。在所研究翅型范围内16翅y=2x~2型翅片管综合强化换热效果更优;此外随着换热过程的持续,蒸汽凝结逐渐放缓;入口速度增大导致水蒸气凝结不充分,对换热效果的提升有一定制约。     

螺旋槽管束管外对流换热特性的数值模拟

针对烟气横掠顺列螺旋槽管束外侧的流动传热问题,利用CFD技术、通过改变顺列螺旋槽管束的横向、纵向间距、螺距、槽深等结构参数,对烟气横掠螺旋槽管管外的流动传热特性进行数值模拟,分析多几何参数对螺旋槽管管外流动传热特性的影响,得出强化传热的原因和合理的结构参数。研究表明:螺旋槽管束管外传热特性数Nu比光管管束高7%-20.6%;随横向间距的增大,管外传热特性数Nu减小,烟气流动阻力也随之减小;纵向间距的增大使管外传热特性数Nu和烟气流动阻力均增大;增加螺距或减小槽深都可以强化换热,但烟气流动阻力也会增大;综合考虑,螺旋槽管束的横、纵向间距分别取s1/d=1.75-2,s2/d=1.5-1.75,螺距P取25-30 mm,槽深e取0.4-1 mm。     

管间距对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响

为了获得管间距对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响规律,对5种不同翅片管换热器进行了数值模拟研究,并进行了模化试验验证。结果表明:开缝翅片管束的传热和阻力特性与翅片侧气体的Re数有关,随着Re数增大,翅片侧Nu数增大,摩擦因子f逐渐减小;纵向间距S2对开缝翅片管换热器的综合流动传热性能的影响较大。数值模拟与试验结果偏差较小,采用数值模拟方法能够比较准确地分析开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。     

纵向翅片管外换热特性的数值模拟研究

正翅片管具有结构紧凑、传热效率高等优点,广泛应用于石油、化工、动力、交通、制冷、暖通等领域。翅片管按照结构划分,可分为纵向翅片管和横向翅片管两大类,其中纵向翅片管具有较高传热效率和较小流动阻力,但加工工艺较为繁琐。纵向翅片能增加换热面积,提高传热系数,且产生较低流动阻力,将其用于燃气锅炉中能够显著降低排烟温度,减少排烟损失。本文以0.7MW立式燃气热水锅炉为     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

开缝布置方式对开缝翅片管换热器 传热与阻力特性的影响

为了获得开缝布置方式对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响规律,对5种不同翅片管换热器进行了数值模拟研究,并进行了模化试验验证。结果表明：增加开缝会提高翅片管换热器的传热性能,但阻力也随之增加;与开缝位置相比,开缝数量对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响更大;在Re=4800~7500日时,开缝翅片管换热器综合流动传热性能 随着Re数的增大而增大;在5种翅片中,开缝翅片的综合流动传热性能高于普通平直翅片;数值模拟与试验结果偏差较小,采用数值模拟方法能够比较准确地分析开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。     

H型翅片椭圆管束传热与阻力特性的实验研究

对H型翅片椭圆管束的管外侧传热与阻力特性进行了模化实验研究,得到了H型翅片椭圆管束的管外侧传热与阻力特性变化规律,分析了横向管间距s_1与纵向管间距s_2对H型翅片椭圆管束传热与阻力特性的影响。研究表明:在研究范围内,随着s_1的增大,管外侧传热性能变差、阻力减小;随着s_2的增大,管外侧传热性能明显变差,阻力明显减小;且纵向管间距s_2对传热与阻力性能的影响比横向管间距s_1更明显。     

圆弧型开缝翅片管空气冷却器传热与阻力特性试验研究

对3种不同翅片间距的圆弧型开缝翅片管空气冷却器进行试验研究,得到迎面风速在1.0~3.0 m/s空气侧传热与阻力特性变化规律,分析了迎面风速、翅片间距对换热器传热与阻力特性的影响;雷诺数Re在1200~3800,综合性能指标随着Re的增大而增大;当Re1800时,Pf=1.7 mm的综合流动传热性能最好,当Re1800时,Pf=2.5 mm的综合流动传热性能最好;圆弧型开缝翅片管的综合流动传热性能比平直翅片管高。     

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。     

百叶窗翅片管换热器空气侧传热和流动特性数值模拟

采用数值模拟方法对百叶窗翅片管换热器空气侧传热和流动特性进行研究,分析管排数、开窗角度和翅片间距对百叶窗翅片管换热器空气侧性能的影响。结果表明:空气侧传热系数随管排数增多而降低,最大降幅约12.5%,压降随管排数增多而增大;低雷诺数下百叶窗角度为20°时换热器具有较好的综合性能,较大雷诺数下25°为最佳百叶窗角度;随着翅片间距的减小,换热器传热因子j和阻力因子f均逐渐增大,但低雷诺数时翅片间距较小的换热器综合性能较差。     

翅片间距对平直翅片管换热器传热与阻力特性影响试验研究

为了获得翅片间距Pf对平直翅片管换热器的传热与阻力特性的影响规律,根据相似模化原理对3种不同Pf的平直翅片管换热器进行了试验研究。结果表明:雷诺数Rea在4 000~8 000范围内,努赛尔数Nua数随Rea的增大而增加,欧拉数Eua随Rea的增大而降低;同一Rea下,Nua随Pf减小而增加,但增加不明显,Eua随Pf增大而降低;同一Rea下,Pf越大,综合流动传热性能越好,但实际换热面积会减小,需综合考虑。研究成果可为汽轮发电机平直翅片管换热器的结构和性能优化提供依据。     

径向热管换热器壳程压降数值模拟及参数优化

通过对径向热管换热器壳程压力场的数值模拟,分析入口烟气速度对换热器压降的影响规律,并对换热器结构参数进行优化。结果表明:换热器迎风侧压力高于背风侧压力,沿烟气流动方向压力逐渐降低且呈线性分布;换热器压降随入口烟气速度的增加而增加,且其增加速率也相应增大。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程压降进行分析研究,得到其结构优化参数:翅片高度小于26.5mm,翅片间距大于6.5mm,热管横向间距108～111mm,纵向间距120～125mm。     

纵向涡发生器几何参数对微通道流动传热特性的影响研究

为增强微通道的流动和换热特性,对微通道结合纵向涡发生器进行了数值模拟,分析不同雷诺数下纵向涡发生器的长度、横向间隙对微通道流动与换热性能指标的影响。结果表明:在进口速度为0.5～2 m/s时,雷诺数的增加会引起微通道内的换热性能增强,摩擦因子减小及综合传热性减小;涡发生器长度对换热影响较小,但增加涡发生器长度会引起阻力增加,横向间距对阻力影响较小,但增加横向间距会引起换热性能提高;涡发生器长度为0.30～0.40 mm时综合因子为0.94～1.21,横向间隙为0.1～0.5 mm时综合因子为0.88～1.17;纵向涡发生器长度为0.3 mm和横向间隙为0.5 mm时,有利于综合传热性能的提高。在低雷诺数时微通道结合纵向涡发生器的强化传热和综合传热因子要比高雷诺数时好。     

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。     

直接空冷凝汽器扁平钢管蛇形翅片气侧流动及传热特性数值研究

应用FLUENT软件,对直接空冷凝汽器扁钢管钎焊蛇形翅片气侧流动与换热进行数值研究,得到翅片管表面温度、翅片间距内空气速度分布图,研究了翅片高度、入口空气流速对换热性能、流动阻力和气侧综合换热性能评价指标的影响规律。并将模拟结果拟合得到实验关联式。结合某空冷凝汽器设计参数,验证了数值模拟结果的可靠性。     

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。     

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.     

烟气余热回收不同形式纵向翅片管模拟研究

基于理论分析和数值模拟,研究烟气余热回收采用不同形式纵向翅片管时,结构参数变化对热回收室传热性能和流动阻力的影响规律,并对比分析综合性能的优劣。结果表明相比于光滑管,平板式、百叶窗式、波纹翅片管的传热量均可增加约10%;其中,百叶窗式翅片管的传热性能和综合性能均最优,波纹翅片管次之,矩形平板式翅片管最差。