旋流片支撑缩放管管束传热与流动的数值模拟

通过数值模拟,以水为工质,研究了湍流时旋流片支撑缩放管管束管间的传热综合性能,并与无支撑光滑管管束、无支撑缩放管管束及旋流片支撑光滑管管束的传热性能进行了对比,分析了不同结构参数对其传热综合性能的影响;揭示了旋流片支撑缩放管管间流体速度场与温度场之间的协同性。结果表明:旋流片支撑急扩慢缩型缩放管管束相对急缩慢扩型具有更好的传热综合性能,且都比旋流片支撑光滑管管束的传热综合性能好,但二者都没有对应的无支撑缩放管管束综合性能好;具有小角度跟大扭率结构的旋流片更有利于旋流片支撑管束传热综合性能的提高;相对旋流片支撑光滑管管束与无支撑缩放管管束,旋流片支撑缩放管管束强化传热的原因在于传热场协同的增强作用更为明显。考虑管间支撑物支撑管束与抗振的必要性,旋流片支撑缩放管管束是一种高效的壳程强化传热措施,文中条件下通过优化,最大传热综合性能能达到1.057。     

旋流片支撑缩放管管束的复合强化传热

提出了由旋流片支撑缩放管管束的管壳式换热器壳程结构,对壳程工质为空气时,4种类型旋流片和空心环分别支撑缩放管管束的传热与流阻性能进行了实验研究,并进行了相互比较。实验结果表明：工质为空气时,270-20.3、180-20.3两种旋流片分别与缩放管管束配合,均具有优良的复合强化传热性能。尤其是270-20.3旋流片与缩放管管束配合,当Reynolds数为2000～20000时,其强化传热综合评价因子比空心环与缩放管管束配合时平均高出18%。     

管壳式换热器新型管支撑结构在传热强化方面的进展

本文讨论了管壳式换热器新型管支撑结构在强化传热方面所取得的一些进展、传热机理及应用范围,并简介了CFD技术同管壳式换热器结合研究的情况,提出将几种强化技术和计算机辅助设计手段结合起来是将来换热器的发展方向。     

应用热阻分析缩放管强化传热机理

应用分析求解和数值模拟方法对光滑圆管与缩放管内的湍流对流传热的热阻分布进行了计算,计算结果表明,光滑圆管的热阻主要位于粘性底层,缩放管通过壁面缩放,减小了粘性底层的热阻,湍流区成为热阻分布主要区域。在流动粘性底层,缩放管的热阻降低归功于该层厚度的降低,在流动粘性底层以外的传热粘性底层,则是边界层厚度的降低、速度矢量与温度梯度的协同影响。随Re数增大,圆管与缩放管各层热阻均减小,流动粘性底层以外的传热粘性底层的降幅最大。     

缩放管内带衰减性自旋流的复合强化传热研究

以水、质量分数50%和85%的甘油为工质,对缩放管内分别插入的10种不同结构形式旋流片的传热性能进行实验研究.结果表明:相同实验流量范围内,以传热强化综合因子η为目标,在水为介质下,η均小于1,不适用.在质量分数50%甘油为工质下,旋流片的扭率为2.52,旋转角为180°,间距为383 mm时,η最大,在1.08-1....     

鳞翅管换热器的强化传热研究

根据传热学及流体力学的基本原理 ,在鳞翅管换热器中建立起壳程理论的计算模型。通过实验所得数据 ,利用数学回归得出壳程传热膜系数和阻力系数的关联式 ,最终得到较为实用的鳞翅管壳程的传热及压降计算式     

自支撑型扭曲管中冷器强化传热特性研究

对自支撑型扭曲管中冷器壳程传热与压降性能进行了实验研究,结合实验室先前扭曲管单管实验的数据,通过与相同工况条件下的折流板中冷器和折流杆中冷器管、壳程传热与压降性能以及综合性能的对比,分析自支撑型扭曲管中冷器的强化传热特性。研究结果表明:在测量范围内,自支撑型扭曲管中冷器管程传热性能相比其他2种中冷器平均提高21.3%;壳程传热性能相比折流杆中冷器,平均提高20.6%;壳程压降相比折流杆中冷器,平均降低89.4%,相比折流板中冷器,平均降低93.9%。与传统中冷器相比,自支撑型扭曲管中冷器既有折流板中冷器传热效率高的优点,又有折流杆中冷器压降损失小的优点,在工业领域中,有很好的应用前景。     

鳞翅管换热器的强化传热研究

根据传热学及流体力学的基本原理,在鳞翅管换热器中建立起壳程理论的计算模型,通过实验所得数据,利用数学回归得出壳程传热膜系数和阻力系数的关联式,最终得到较为实用的鳞翅管壳程的传热及压降计算式。     

急扩加速流缩放管气体换热器的结构及应用

根据传热场协同理论,研发出改进型缩放传热管——急扩加速流缩放管,对缩放管的凹凸肋面作了改进,使其能满足两场矢量夹角小于90°强化对流条件的传热管段比例由原先的60%提升到90%,从而有效地加强了近壁处传热滞流底层的对流传热作用。采用漩流片支撑取代空心环网板支撑,可使经过支撑物的流体形成自漩流的流动状态,从而可以发挥管间支撑物的对流强化传热作用。实际应用表明,与目前国内较先进的光滑管换热器相比,急扩加速流缩放管换热器换热面积减少约35%,设备总质量降低约45%。     

凝结换热器采用螺旋槽管的强化传热研究

<正> 引言 螺旋槽管具有轧制方便、传热系数高且抗结垢能力强等优点,因而越来越多地应用于石油、化工、电力等工业部门中.纵观螺旋槽管强化传热的研究发现:螺旋槽管管内强化传热的研究和应用已趋成熟和完善.然而由于实际工作的困难,有关螺旋槽管管外凝结换热的研究尚待深入.为此,本文对螺旋槽管凝结换热器进行了试验研究,并将研究成果应用     

管内周期性自旋流强化传热的结构优化

在圆管内间隔插入多个旋流片的流道中,流体流动呈现周期性自旋流.用数值模拟方法对空气湍流情况的传热和流阻性能受相邻旋流片间距L_p、旋流角β和旋转角α3个因素的影响进行了分析,并得出旋流片的优化结构,而且实验验证了数值模拟预测的正确性.结果表明：α越大,传热性能越好,阻力越大;L_p越小,传热性能越好,阻力越大;β越大,传热性能越好,而阻力损失因受到摩擦阻力和形体阻力的综合影响而呈现非单调变化.旋流片的最佳结构参数为：旋流角β为20.3°,旋转角α为180°,相邻旋流片间距L_p为33d.与α相比,β对传热和流阻性能的影响更显著.     

缩放管内带衰减性自旋流的局部性能

The distributions of thermal resistance in viscous sublayer,buffer region and turbulent core region,local flow resistance and local heat transfer characteristics at different locations downstream of the twisted-tape element were numerically studied in a converging-diverging tube inserted with spaced twisted-tape element by analyzing the attenuation of self-sustaining swirl flow.The results showed that the local performance was poor as thermal resistance was too concentrated in its distribution for a particular region.The more uniform the distribution of thermal resistance,the better the local performance.The local performance reached its best when the fluid just left the spaced twisted-tape,in which the flow resistance dropped substantially but the enhancement of heat transfer was still significant.The self-sustaining flow was maintained at a long distance.The best performance was at the length of 36.85 times the diameter,increasing by 6.8% compared with a converging-diverging tube.     

螺旋管内对流传质场协同强化模拟

通过计算流体力学方法对层流直管内浓度场的模拟,发现大部分区域浓度梯度在径向比轴向高2个数量级。为了强化传质,应降低浓度梯度矢量和速度矢量的夹角,在径向产生一定的流动。对螺旋管内浓度场和速度场的计算表明,二次流横穿浓度等值线,提高了两场的协同。两种螺旋结构的比较表明,二次流随着Reynolds数的增大而增强,传质增强效果也越显著,正是二次流显著提高了速度场和浓度场的协同。所研究的螺旋结构在Re=1000~2400时,平均二次流速度最大达到主流速度的6.5%~6.8%,Sherwood数增大了4.99~6.43倍。     

扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能.分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比.实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好.在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.0...     

旋流网板换热器强化传热机理分析

主要分析了用于硫酸转化系统气体换热的旋流网板换热器中旋流片强化传热的机理,在实验研究基础上,应用周期性单元流道模型,数值模拟了空心环和旋流片支撑时的流体湍流流动和传热性能。结果表明,旋流片能迫使流体做强烈的三维螺旋运动,增强流体湍流度,同时使流体冲刷壁面,减薄边界层,其传热效果优于空心环。旋流片产生的自旋流具有高效低阻的优势,其强化传热综合性能优于空心环。     

管壳式换热器强化传热技术进展

介绍了管壳式换热器强化传热技术的最新进展及技术动向。管程强化传热采用螺旋槽管、横纹槽管、波纹管、缩放管、菱形翅片管、花瓣形翅片管等传热元件,壳程强化传热采用弓形折流板支撑、折流杆式支撑、螺旋折流板支撑、空心环网板支撑、旋流网板支撑和管子自支撑等管束支撑结构。随着技术的进步,目前节能、高效的旋流网板急扩加速流缩放管管壳式换热器已广泛应用于硫酸生产中,提高了转化工序热能利用效率。