纵向涡发生器在空气预热器中的强化传热数值模拟研究

针对空气预热器中传热性能低下的问题,将纵向涡器运用于空气预热器热管内,以烟气为介质,运用计算软件FLUENT进行数值模拟,研究在不同Re数下,涡发生器对管内烟气的传热及流动阻力的影响,比较了不同攻角及翼高与管内半径之比的直角三角翼涡发生器强化换热效果,并与光管的换热系数和阻力系数进行了对比。分析表明,纵向涡发生器能明显提高换热性能,在所研究的纵向涡发生器中,攻角为45°时,涡发生器强化传热效果较好。随着Re数的改变,具有最佳传热效果的涡发生器结构也会有所不同。     

斜截半椭圆柱面涡发生器在管道中的传热数值模拟研究

管内设置一种斜截半椭圆柱面涡发生器,利用计算软件F luent进行数值模拟研究,研究以烟气为加热介质,冷空气为冷却介质的换热方式在不同Re数下不同攻角和倾角的传热及阻力特性,并与光管进行了对比。结果表明:斜截半椭圆柱面涡发生器能明显提高换热性能,在所研究的纵向涡发生器中,攻角为60°,倾角为15°时,涡发生器强化传热综合效果最佳。     

螺旋曲面通道内组合涡发生器的强化传热及优化研究

对螺旋曲面通道壁面上设置三角翼和椭圆柱两种组合涡发生器进行了研究,利用计算机流体软件Fluent进行数值模拟,在雷诺数Re为4000～7000范围内,研究组合间距s、三角翼攻角α、椭圆柱攻角β对换热的影响。由正交实验对涡发生器的结构进行整体优化,得出影响换热因素的主次顺序及优化组合结构,并通过实验比较优化结构与常规结构的综合强化换热效果。结果表明当s＝90 mm、α＝45°、β＝45°时,其综合换热效果最佳。     

斜截椭圆柱式涡流发生器强化传热的大涡模拟

对流体在放置斜截椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟,得出流场中速度、温度与压力参数的瞬态变化特性,再现温度场、压力场及诱导旋涡的变化过程,并对流动结构及涡流发生器强化传热的机理进行分析。为验证大涡模拟计算结果的准确性,在相同条件下对未布置涡流发生器的空槽道分别采用湍流模型和大涡模拟进行对比计算,两者的计算结果符合较好。计算结果表明：流场中布置的涡流发生器可以诱导漩涡,而由其所诱导的流向涡对强化传热起主要作用。与相同条件下未布置涡流发生器的情况相比,局部对流换热系数可提高64%～105%,平均对流换热系数则可提高17%～36%;涡流发生器附近位置的对流换热系数提高幅度最大,传热面附近流体的流动状况及流动结构与传热密切相关。     

基于场协同的缩放管管外强化传热数值模拟

为研究缩放管管外强化传热性能,利用CFD软件对缩放管和光滑管管外对流传热进行了数值模拟。模拟结果表明:两种管外换热系数都随Re增加而增加,同种工况下缩放管管外侧传热系数是光管的1.5~1.8倍,但随着Re的进一步增大,强化传热有所减弱。最后,应用温度场和速度场的协同理论分析强化传热机理,结果表明:缩放管管外速度场与温度场之间夹角较小,协同程度好,从而达到强化传热目的。     

新型螺旋板式换热器及其传热特性研究

为提高螺旋板板式换热器的传热效率,提出了一种新型高效的缩放板螺旋板式换热器,并运用FLUENT软件对普通螺旋板式换热器和缩放板螺旋板式换热器进行传热数值模拟对比,分析不同雷诺数条件下换热器传热影响因子、阻力影响因子以及综合性能评价系数的变化规律,研究结果表明,Re在3143到157143的范围内,传热影响因子随着Re数...     

热混合板式换热器换热阻力性能

为提高板式换热器对工况的适应能力,对两种不同倾角波纹板片组成的板式换热器进行研究。通过数值模拟,分析了热混合板式换热器单流道模型换热和阻力的情况,并结合场协同理论和火积耗散理论分析热混合板式换热器的综合性能。结果表明:随着入口Re的增大,压降和Nu逐渐上升,场协同数Fc逐渐降低。利用约束的平均协同角更能体现协同性随Re的变化规律。火积传递效率随Re的增大呈现震荡降低的趋势,硬板组合的传递效率要高于软板组合。在Re为1600时,Nu和压降随上壁面倾角βt的增大而增大,粘性耗散随着βt呈现先增大、后减小的趋势,且在上下倾角之和为100°时取得极大值。     

泡沫金属填充板式换热器的传热特性研究

以空气为介质对泡沫金属填充板式换热器的综合性能进行了试验研究,主要研究了不同孔密度的泡沫金属填充板式换热器的传热效率及压力损失。结果表明:对于以空气为介质的板式换热器,填充泡沫金属后,在较小的压力损失下传热效率得到显著提高,压力损失随孔密度的增大而增大。研究结果对设计制造轻型紧凑的高效换热器有工程实用价值。     

D形杆式支撑换热器传热性能研究

提出了一种D形杆式支撑换热器,采用CFD方法对其进行模拟研究,并比较分析了D形杆和普通圆杆对换热器流动与传热性能的影响,同时还考察了D形杆排布方式对换热器性能的影响。结果表明:D形杆支撑结构能够有效改善换热器壳程内速度场与温度场的协同性,其换热器性能明显优于普通圆杆支撑换热器;D形杆排布方式不同时,D形杆-2排布方式下换热器壳程性能明显优于D形杆-1;D形杆-2排布方式下,较圆杆支撑换热器壳程传热系数、压降、综合性能均有较大提升。计算结果为杆式支撑换热器强化传热性能的研究提供了理论依据。     

强化单相对流换热的基本机制

对强化对流换热的强化机制研究的进展做了回顾与综述,包括:①将场协同原理从抛物形流动推广到椭圆形流动.②通过数值模拟与试验的手段,对场协同原理进行了多方面的验证,特别是设计了专门的试验台,验证了当流速与流体的温度梯度方向垂直时流体流动对该方向的热量传递没有贡献.③用数值分析实例论证了场协同原理能将现有文献中三种关于强化传热的解释统一起来,从而是一种最基本的强化传热的机制.④应用场协同原理开发了两种高效强化传热结构,它们与基本结构相比,具有传热强化的倍率高于阻力增加的比的特点.最后提出了场协同原理需要进一步研究的内容.     

螺旋曲面三维肋强化传热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent6.3研究普通直型三维肋和螺旋曲面三维肋分别用于矩形流体通道的流动换热特性,分析两者在雷诺数Re为2000～10000、迎流攻角β均为45°时的传热与阻力特性。研究结果表明:矩形流体通道内加螺旋曲面三维肋时平均努赛尔数Nu和平均阻力系数f皆大于普通直型三维肋,并随着Re的增大而增大。同时,利用综合评价准则数G对其传热进行综合判定,G值大于1。螺旋曲面三维肋的综合性能优于普通直型三维肋。     

翅片热板散热器的传热研究

在已设计的翅片热板散热器基础上进行了传热性能实验,对于充装不同工质、工质充装量、翅片热板散热器的工作方式等因素都进行了较深入的传热测试,分析这些因素对翅片热板散热器传热性能的影响.同时对翅片热板散热器的瞬态和稳态传热性能也进行了实验测试,分析了瞬态、稳态表面温度变化曲线,并进行了传热性能比较分析,讨论了工质充装量、倾斜角度等对翅片热板散热器传热性能的影响.     

翅片热板散热器的传热数值模拟研究

采用有限元法,应用ANSYS软件的热分析功能对翅片热板散热器的传热性能进行了数值模拟,并计算出该散热器表面的瞬态温度变化曲线,与实验测试结果吻合得较好.最后的研究结果表明:所研制的新型功率电子元器件翅片热板散热器散热性能良好,具有良好的启动性能和等温性能.     

卧式半圆柱型涡流发生器的传热与阻力特性及场协同理论分析

为研究卧式半圆柱型涡流发生器的特性,通过数值模拟方法对安装有卧式半圆柱型涡流发生器的矩形通道进行了传热和流阻特性的研究。结果表明:在相同雷诺数Re下,安装有卧式半圆柱型涡流发生器的矩形通道的换热效果明显优于矩形光滑通道,但阻力系数也均大于矩形光滑通道。对比综合性能指标表明,6/8H楞长处的综合特性PEC值最大。通过对场协同理论分析得出,矩形光滑通道和四种不同楞长的卧式半圆柱型涡流发生器的协同数Fc均随着雷诺数Re的增大而减小,而且其变化趋势也越来越平缓,最终逐渐趋近于定值。相同雷诺数Re下,楞长为6/8H时的协同数Fc最大。     

Heat transfer and resistance characteristics of conical spiral tube bundle based on field synergy principle

Conical spiral tube bundle are universally used in heat transfer enhancement in heat exchangers.The heat transfer and resistance of the tube bundle are affected greatly by the conical structure,so the ...     

波纹管内流动与换热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致.同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据.     

人为粗糙度强化换热技术研究概述

人为粗糙度强化换热技术的研究既具有重要的理论意义又具有广阔的应用前景,经过长期的研究和探索,人们对它的认识不断加深,研究范围不断扩大。对人为粗糙度强化换热技术的机理进行了分析,对其研究和应用现状进行了综述。