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.     

H型鳍片管性能优化的数值研究

基于Fluent平台,利用Realizable k-ε湍流模型对H型鳍片管的传热特性、阻力特性和综合性能进行了数值研究.结果表明:当烟气流速越高、翅片高度越小、翅片节距越小、管束横向节距越大、管束纵向节距越大时,H型鳍片管的传热系数越大;当烟气流速越高、翅片高度越大、翅片节距越小、管束横向节距越小、管束纵向节距越大时,H型鳍片管的流动阻力越大;当相对翅片高度为h/d=2.105、翅片节距越小、管束横向相对节距为s1/d=2.237、管束纵向节距越小时,H型鳍片管的综合性能最好.     

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.     

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。     

H型鳍片管束传热及流阻特性的数值模拟

在对H型鳍片管束的鳍片肋效率、流体物性以及管外壁温度与肋基温度差异分析的基础上,采用数值模拟技术研究了H型鳍片管束各结构参数对管束传热特性、流阻特性及综合性能的影响.结果表明:Nu随鳍片节距和厚度的增大先减小后增大,随鳍片开缝宽度和纵向管间距的增大而增大,随横向管间距的增大而减小;Nu随鳍片高度的增大,在低Re时与鳍片高度成正比关系,在高Re时与鳍片高度成反比关系;Eu随鳍片厚度、高度以及纵向管间距的增大而增大,随鳍片节距、开缝宽度以及横向管间距的增大而减小;综合因子j/f随鳍片高度、开缝宽度的增大而增大,随鳍片厚度、横向和纵向管间距的增大而减小,随鳍片节距的增大先减小后增大.     

相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。     

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。     

H型翅片椭圆管低低温省煤器换热与阻力特性研究

为满足燃煤电站节能减排要求,不同型式的翅片管省煤器已广泛应用于新建或在役的电站锅炉中。椭圆管的流线型外形使椭圆管的传热与阻力性能以及防积灰和磨损性能比圆管更佳,为此,对适用于低低温省煤器的不同结构H型翅片椭圆管束的换热与阻力特性进行了模化试验,并与应用于燃煤电站锅炉省煤器的H型翅片圆管束性能进行了比较和分析。结果表明:H型翅片椭圆管束具有明显的优势,值得在低低温省煤器中推广应用。     

不同纵向涡发生器流动传热的数值模拟

利用三维数值模拟的方法对带有3种异形纵向涡发生器的H型翅片椭圆管换热器的空气侧流动传热特性进行研究。基于H型翅片椭圆管束,讨论了在不同雷诺数下,纵向涡发生器的摆放位置、摆放攻角和形状对空气侧流动传热的影响。研究表明:纵向涡发生器能够将高能量的流体引向流速较低的壁面区域,使冷热流体之间的混合加剧,增强流体的湍流动能,进而达到强化传热的效果;与无纵向涡发生器的管束相比,带纵向涡发生器管束的传热效果有明显的提高;当纵向涡发生器后置时,换热器的传热效果最优;在雷诺数相同,攻角为30°时,流体的传热性能和阻力特性均达到最优;相同攻角摆放时,椭圆角矩形发生器的传热性能和阻力因子均优于其他两种形式的发生器。研究结果为烟气余热回收系统换热器传热性能强化提供理论依据。     

管间距对折齿型螺旋翅片管束性能影响的数值模拟及试验研究

折齿型螺旋翅片管是在平齿型螺旋翅片管基础上发展而来的.它具有更好的强化换热性能,在烟气余热回收等领域,有着良好的应用前景.为了获得管间距对折齿型螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,对8个错列布置的折齿型螺旋翅片管束进行了数值模拟研究,并进行了模化试验验证.结果表明:在相同Re数和相对纵向间距S2/do下,相对横向间距S1/do=2.00～3.26范围内,存在最优S1/do使得管束气侧Nu数最大,气侧Eu数随S1/do的增大而明显减小;在相同Re数和S1/do下,S2/do=2.16 ～3.00范围内,存在最优S2/do使得管束气侧Nu数最大,气侧Eu数随S2/do的增大而稍有降低;数值模拟与模化试验结果偏差较小,相关的研究方法及结果可为进一步优化折齿型螺旋翅片管束布置提供参考.     

圆形基管位置对于H型椭圆管翅片管束传热和流动特性影响

基于FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型对H型椭圆翅片管束的传热与流动进行数值模拟,分析圆形基管位置对H型椭圆翅片管束的传热和流动的影响。结果表明:圆形基管位置往后移,翅片管束Nu减小,圆形基管处于第一排时,管束传热明显优于后三排位置,其Nu相较于第四排B4型翅片管束的Nu高16%,全椭圆基管A型翅片管束的Nu高15%。圆形基管位置后移,翅片管束f越小,但差别较小。在综合热力性能方面,圆形基管处于第一排时,管束表现最优。     

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.     

H型鳍片管省煤器传热与阻力特性试验研究

对Φ38 mm管径下三种不同管排纵向间距的H型鳍片管束气侧的传热与阻力特性进行了试验研究,得到了考虑管排纵向间距变化的H型鳍片管束的传热准则数及阻力系数关联式,并将试验结果与相关的计算结果进行了比较。结果表明:管排纵向间距越大,气侧传热性能越高,阻力系数越大;在计算其他文献中相同管径传热准则数时,所得关联式计算结果与原始数据相差较小。该试验为H型鳍片管束的设计提供了可靠的依据。     

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.     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

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。     

椭圆管H型翅片的翅片效率计算

H型翅片管广泛应用于大型电站锅炉省煤器。根据椭圆管H型翅片的结构和传热特点,推导并提出了分别基于等效圆管环形翅片、等效矩形翅片的3套椭圆管H型翅片的翅片效率计算方法;结合模化试验结果,比较、分析了不同计算方法的差异以及H型翅片结构(翅片开缝宽度与翅片宽度之比s/w)对此差异的影响。结果表明:基于等效圆管环形翅片的计算方法更为合理,且受s/w的影响较小。研究成果可为H型翅片椭圆管束的试验研究和工程实际应用提供参考。     

空压机内置冷却器的热力性能优化

为了提升空压机内置冷却器的热力性能,选取冷却器的最小结构单元,基于k-ε湍流模型建立百叶窗翅片流动传热的数值模型,分析百叶窗翅片结构参数对冷却器内部流动传热特性的影响。结果表明：增大百叶窗倾角、翅片厚度,气流与翅片之间的对流传热能力增强,流动阻力增加;增加百叶窗间距,冷却器传热效果增强,流动阻力减小。百叶窗倾角为29°、间距为1.6 mm、翅片厚度为0.08 mm时,翅片的综合热力性能最佳。     

小管径管翅式换热器空气侧的强化传热特征

对5mm小管径三角翼翅片的流动和传热特性进行计算研究,讨论和分析了三角翼纵向涡发生器对流动与传热的影响以及其强化传热机理。计算结果显示流场呈现出三个显著的特征:翅片上下的空气通过冲孔相互流通,三角翼后形成了一个明显的纵向涡,后部有明显的横向流动。在所研究的Re范围内,三角翼翅片的传热能力增大70%～80%,综合性能提高19%～38%。同时,平均场协同角减小,这说明三角翼纵向涡发生器改善了温度场和速度场的协同性,从而提高了翅片的传热性能。     

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。