横向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的实验研究

为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机制的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行了实验研究,获得了横向节距对锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,并提出相应的关联式.结果表明:在横向相对节距范围2.31～3.15,相同雷诺数Re和纵向节距下随横向节距增大,翅侧努谢尔数Nu变化在±3%内;欧拉数Eu减小约20%;综合传热性能j/f(科尔伯恩传热因子与范宁摩擦因子比值)增大约25%.通过与错列光管管束的比较,表明锯齿螺旋翅片管束强化换热性能较优,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景.     

涡流发生器强化直接空冷单排管换热的数值模拟

为了验证新型涡流发生器(柱面梯形翼)对直接空冷凝汽器单排管的换热有一定的强化作用,利用FLUENT6.3商业软件对安装柱面梯形翼的单排蛇形翅片扁管空气侧换热及流动特性进行了三维数值模拟。结果表明,Re数在300~900的范围内,与未安装涡流发生器的单排蛇形翅片扁管相比,带柱面梯形翼的翅片扁管的平均Nu数增大了123%,摩擦因子增大了111%,其综合换热性能(Nu/f)最多提高5.65%,这说明柱面梯形翼对翅片扁管有强化传热的作用。在模拟过程中,对实际直接空冷凝汽器蛇形翅片单排扁管进行了一定程度的简化,将计算区域按照翅片扁管的对称性尽可能缩小。并将数值模拟的结果进行了网格独立性验证,表明模拟结果的可靠性。     

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。     

麻面式过热器烟气侧传热与阻力特性数值研究

以麻面式过热器交叉流动通道为研究对象,采用三维数值模拟的方法,对麻面管烟气侧换热与阻力特性进行研究。结果表明:麻面管外壁凹坑与管束布置形式改善了烟气对流冲刷效果,破坏了气体流动边界层,缩小了传热恶化的尾流区面积;与光滑管束相比,顺列与错列麻面管束烟气侧的努塞尔数(Nu)分别提升了8%～63%、12%～48%,综合换热性能指标C_(PEC)分别为1.05～1.50、1.07～1.28;以烟气侧Nu、阻力系数f、C_(PEC)为目标函数,优化得到了最佳参数组合:顺列管束横向节距s_1/D_o=2.10,纵向节距s_2/D_o=1.75,对应的Nu=42.63,C_(PEC)=1.24,错列管束s_1/D_o=2.55,s_2/D_o=2.50,对应的Nu=47.02,C_(PEC)=1.31;运用多元线性回归的方法,分别拟合出顺列与错列管束烟气侧的换热准则关联式。本文研究结果可为麻面管的工程应用提供参考。     

复合式波纹板传热与阻力特性数值研究

DN(double notched)型波纹板传热元件在回转式空气预热器中应用广泛,为了揭示DN板波纹通道内的微观流动形态和强化传热机理,本文采用LBKE(Lam and Bremhorst k-ε model)湍流模型和计算流体动力学(CFD)数值模拟技术对DN板的传热、阻力特性展开研究,预测DN板的传热和阻力系数,分析DN板通道内的流场和温度场。模拟计算发现:DN板通道内的流动可分为波纹通道流动和平直通道流动两大类;DN板斜波纹段、凹槽段迎风面努塞尔数(Nu)较大,背风面Nu较小;Nu随着雷诺数(Re)的增大而增大,DN板上的Nu分布随着Re的增大而更趋均匀;增加DN板上斜波纹结构比例可提升其传热能力,但阻力损失也会相应增加;DN板在中等Re水平(Re≈5000)下运行时效果最佳,此时既能保证DN板上Nu均匀分布又控制了阻力损失大小。     

整体型螺旋翅片管束流动换热特性数值研究

整体型螺旋翅片管相比传统类型翅片管(高频焊螺旋翅片管和H型翅片管)具有显著优势,在锅炉低压省煤器上具有广阔的应用前景,但其流动换热特性尚不明晰。本文采用数值模拟的方法研究了翅片高度、翅片节距、横向管距和纵向管距对整体型螺旋翅片管束传热和阻力特性的影响。综合考虑流动性能、对流换热性能和固体导热性能,提出以η_0j/f~(1/3)表征翅片管综合性能。研究结果表明:Realizable k-ε模型的预测适用性最佳;横向管距减小,综合性能显著提升;翅片节距对综合性能影响不大;相对翅片高度h_f/d_0=0.32或相对纵向管距S_L/d_0=2.89时,综合性能最优。同时,拟合了错列整体型螺旋翅片管束(纵向4排)Eu和Nu的关联式,可为工程应用提供参考。     

复合式波纹板传热与阻力特性单吹瞬态实验研究

DN型波纹板传热元件是回转式空气预热器中的常用板型,但有关DN板的研究报道较匮乏。文中采用一种改进的单吹瞬态技术对DN板的传热、阻力特性展开实验研究,测量DN板的传热和阻力系数。实验结果表明DN板的传热、阻力性能与DU板相当,而介于CC板和平行平板之间。实验发现DN板的传热系数j和阻力系数f随着雷诺数Re的增大而减小。根据本文实验数据拟合了DN板特性参数j和f数的实验关联式。     

层流脉动流中平行圆柱体对流换热的实验研究

为研究脉动流中圆柱体的对流换热特性,搭建了脉动流强化传热实验台架,研究不同雷诺数(Re=563 1689)、脉动频率(f=15 59 Hz)和压力振幅(prms=25～150 Pa)的脉动流中平行圆柱体的对流换热问题,获得了相对努塞尔数的经验公式Nur(f,prms,Re)。结果揭示了低频脉动流能显著增大平行圆柱体的对流换热系数,最大相对努塞尔数可达4.5以上。此外,固定雷诺数和脉动频率时,圆柱体表面平均温度随压力振幅的增大而非线性下降,但相对努塞尔数随压力振幅的增大而线性增加;固定压力振幅和脉动频率时,相对努塞尔数随雷诺数的增大而降低。     

基于普朗特类比的螺纹管内污垢分析模型

对冷却塔中的7根铜质内螺纹管进行了传热性能污垢试验,试验中流体流速为1.07 m/s,雷诺数为16 000。螺纹管几何参数范围为：螺纹数18~45,螺纹角25°~45°,螺纹高0.33~0.55 mm。污垢为颗粒污垢和析晶污垢的混合物,水的硬度为800 mg/L。引入普朗特类比法,以(Km/Kmp)/(f/fp) 和(j/jp)/(f/fp)1/3作为传热性能评价指标进行分析。与以往的研究相比,文中更加全面地考虑了内螺纹管参数的影响。同时建立了一系列关于螺纹管的污垢热阻与传热效能的半经验函数关系式,可用于评价和预测实际状态下冷却水的结垢情况。     

柱面梯形翼强化直接空冷凝汽器换热及其流阻性能的数值模拟

通过数值模拟的方法,利用综合因子(j/j0)/(f/f0)1/3研究Re=600~1 800范围内,柱面梯形翼(攻角、位置、布置方式、排数)对直接空冷凝汽器单排蛇形翅片扁管空气侧换热和阻力的影响。结果表明:在所研究的范围内,攻角β=30°、距管壁c=2 mm、距入口b=50 mm、前低后高近管壁的柱面梯形翼以及三排错列和前沿间距11mm的1对柱面梯形翼对单排扁管的强化换热和流阻的综合性能最好。根据计算结果拟合Nu数与Re数、倾角、攻角、距管壁距离和距翅片入口距离的无量纲关联式,为布置柱面梯形翼的单排蛇形翅片扁管工程设计和优化提供了依据和参考。