高温熔盐在螺旋槽管内传热特性的试验研究

以熔盐为传热介质对不同几何参数的螺旋槽管内的传热特性进行了试验研究,结果表明,与光管相比,螺旋槽管可以有效提高管内传热系数,且槽深的增加有利于强化传热。工作温度较高时,熔盐粘度低而流动阻力小,螺旋槽管的强化传热效果更为突出。通过多元线性回归法得到高粘度和低粘度熔盐在螺旋槽管内努塞尔数的准则方程式,为吸热器的工程设计提供了理论依据。     

结构形式对椭圆扁管管内传热与流阻性能影响

利用数值模拟方法结合场协同理论,对直椭圆扁管、单向螺旋椭圆扁管和变向螺旋椭圆扁管管内传热与流动情况进行了数值模拟计算和理论分析,比较研究了不同的Re、Pr下,3种椭圆扁管的管内传热与流阻特性。结果表明,单向螺旋椭圆扁管和变向螺旋椭圆扁管与直椭圆扁管相比有很好的强化传热性能,而变向螺旋椭圆扁管要比单向螺旋椭圆扁管的强化传热性能更好。在管内流体具有高Pr及低Re的条件下,2种螺旋椭圆扁管的强化传热效果显著,可作为很好的强化传热元件应用于工程实际中。     

强化传热管管内湍流运动的数值模拟和比较

通过fluent软件对横纹管、波节管、波纹管、缩放管这4种常用的传热管,进行了管内湍流运动的数值模拟,从微观上说明了4种传热管的强化传热机理,并对其流动努塞尔系数Nu、压降△p及综合性能参数η进行了比较,说明在低Re下缩放管的综合性能最好,在高Re下横纹管的综合性能最好。     

3种强化传热炉管的流动和传热特性的数值模拟研究

利用数值模拟方法对梅花管、MERT管和扭曲片管3种强化传热炉管进行了流动和传热特性的研究。采用RNGk-ε湍流模型求解了动量方程和能量方程,给出了3种强化传热炉管的流动和传热特性,包括速度场、湍动强度场和温度场的分布;计算了3种强化传热炉管的压降、摩擦系数、努塞尔数(Nu)和强化传热综合因子。研究结果表明,梅花管主体为活塞流,MERT管和扭曲片管为旋转流;管内湍动强度在强化传热构件附近相对较大;管内流体温度场比较均匀。由强化传热元件产生的压降和摩擦系数的大小顺序为:MERT管>梅花管>扭曲片管;Nu的大小顺序为:MERT管>梅花管>扭曲片管;强化传热效果的优劣顺序为:扭曲片管>梅花管>MERT管。     

管内气体侧扭带阻力特性及强化传热特性

利用Pro/e软件建模得到扭带模型,采用Fluent软件对换热管内的流场进行模拟,研究了扭率(Y)分别为12.0,8.5,5.0的扭带在管内的阻力特性和强化传热特性。实验结果表明,选择网格数为8.13×106的扭带模型较适宜。插入扭带管的管内压降大于光管的管内压降,随雷诺数(Re)的增大,管内压降增大,且Y越小管内压降越大。插入扭带后,随Y的减小,达西摩擦因子(λ)不断增大。Y越小,管内流体的二次流流速越大,温度场与速度场协同的程度更好,换热效果得到强化。所建立的拟合曲线λ=3.328Re-0.286Y-0.394和Nu=0.115 4Re0.707 7Pr0.333Y-0.078 75(Nu为努赛尔数,Pr为普朗特数)拟合度高,利用λ,Nu,Re,Y关联式可进行扭带选型。     

分流栅强化管传热与流体流动数值模拟

对于传热管内湍流,特别是带有管内插入物的湍流,其管内流体的流动细观信息和强化传热机理还不十分清楚。为此,提出一种分流栅新型管内插入物强化传热管。采用数值模拟方法研究了不同分流栅设置间距时管内流体的传热及阻力降性能,并与光管进行了对比。结果表明,内插入物促进核心流体与边界层流体的混合,减薄层流底层,强化了对流传热,并增大了换热面积;同时,由于内插入物的影响,管内流体的阻力降显著增加。在研究范围内,插入物分流栅设置间距为50mm时强化管综合性能最佳。     

选用螺旋槽管经验计算式问题的探讨

为了找出较为合适的,以石化工业中常见流体作为换热介质的螺旋槽管经验计算公式,综合评述了不同介质、不同结构（管径、槽深、节距）螺旋槽管的各种经验公式。评述中,作出了各种计算公式所得的螺旋槽管的换热性能参数努塞尔特数Nu和阻力系数f随雷诺数Re变化的曲线,分析曲线后得出结论在工业常用的Re数范围内,选用公式Nu=165(e/d)(1)/(3)(p/d）-(1)/(2)(Re/104)0.8-3.5e/dPr0.4作为对流换热系数计算公式较为合适;在换热器阻力计算中,选用公式f=6.23Re-0.087(e/d)1.274(p/e)-0.726作为阻力系数计算公式较为合适。     

内插自振弹簧换热管传热性能试验研究

对6种不同几何参数的内插自振弹簧换热管和光管的传热及阻力特性进行了试验研究,结果表明,内插自振弹簧换热管的存在增加了对流体流动的扰动,破坏了管内侧的层流层,起到了扰流作用,提高了换热管的换热能力。内插自振弹簧换热管强化传热综合性能Nu/ξ1/3是光管的1.03～3.21倍,强化传热综合性能优于光管。     

强化传热管管内传热及阻力性能的数值研究

运用CFD软件以水为工作介质,分析了螺旋槽管和波纹管管内传热、阻力和抗结垢性能,并与光管进行对比。结果表明,波纹管在波峰和波谷处产生二次涡流,破坏了边界层;螺旋槽管除了在凸肋部前后产生了二次涡流,由螺旋形槽道形成的旋流还对边界层形成扰动,因此其传热性能要优于波纹管和光管,但其流动阻力也同时被提升。在雷诺数为5×104时,螺旋槽管的最大努塞尔数是光管的2.21倍,波纹管的1.58倍,阻力系数f最大,是光管的7.02倍,波纹管的2.36倍。螺旋槽管的综合性能参数最大为1.26,而波纹管的大约为1,因而螺旋槽管的综合性能优于波纹管。此外,螺旋槽管的抗结垢性能也好于其它2种换热管。     

螺旋导流夹套的传热性能和流体阻力研究

本文介绍了在稳定流动状态下螺旋导流夹套圆柱部分的传热性能和流体阻力的试验研究,并用线性回归方法关联出了Nu与Dn· Pr和f与Dn的准数方程,提出了螺旋导流夹套反应釜传热计算的公式和方法。     

单头W形旋流管的优化设计及分析

通过对W形旋流管的优化设计 ,使旋流管的结构参数得到合理匹配 ,以达到更高的能量传递速率 ,并使换热系统的综合性能最优。以性能指标 (Nu/Nu0 ) /(ξ/ξ0 ) 1/3来评价旋流管的强化传热热力性能 ,推导出了其目标函数和约束方程 ,用复合形法结合每一步对满足约束条件进行寻优 ,从而求出其最佳结构参数的匹配 ,为W形旋流管设计提供了理论依据。优化计算表明 ,旋流管换热系统的传热 -阻力综合性能指标优于光滑管换热系统 ,旋流管的螺距、槽深对旋流管换热系统的传热、压降、功率消耗等影响很大 ,但是小螺距、适当槽深的旋流管的综合性能是优良的     

波节管管内换热与阻力特性的实验研究

为使波节管换热器在石化企业推广应用 ,利用实际型实验装置对 4种不同几何尺寸波节管的换热和阻力特性进行了实验研究。结果表明 ,波节的存在增加了对流体流动的扰动 ,提高了波节管的换热能力 ;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加。在低雷诺数下 ,波节管的换热系数与阻力性能比明显好于光管 ;在高雷诺数下 ,两者的换热系数与阻力性能比非常接近。在低雷诺数 (Re <30 0 0 )和高雷诺数 (Re >70 0 0 )时 ,波节管的换热与阻力综合性能比较理想     

上行光管内置铝制扭带的换热与阻力试验研究

针对换热器在工业生产中不可避免地产生污垢,严重影响换热器性能的情况,内置扭带是一种已被证实兼有防垢除垢及强化传热的双重作用的技术。介绍了铝制扭带的换热试验研究方法。在改造的传热试验设备中,通过将9种不同结构参数的铝制扭带放置到换热管内,调节冷水阀,观察扭带在预计流量起转时进行传热试验。结果表明,内置扭带的换热管的总传热系数大于光管的数值,增大范围为9%~20%,内置扭带具有良好的强化传热作用。采用线性回归得到了与扭带结构参数相关的摩擦因数和努塞尔准数关联式,并通过性能评价,得到了评价因子=1.13~1.25,证明铝制扭带具有强化传热的实用价值。     

内螺纹管中煤油单相紊流强化传热研究

对煤油在内螺纹管中的单相紊流传热和摩擦阻力特性进行了实验研究,并将实验结果同煤油在光管中的实验结果作了比较。对内螺纹管的强化传热效果进行了评价,分析了内螺纹管强化传热的机理。提出了煤油在内螺纹管中的单相紊流传热关联式和摩擦阻力系数的关联式。     

顺排滴形管束局部换热规律的实验研究

采用萘升华比拟技术详细研究了顺排滴形管束局部强制对流换热特性。结果表明 :滴形管束局部换热规律在前端大圆部分与圆管管束相似 ,但在脱体点以后差别较大 ;局部换热系数随滴形管横向间距的增大和纵向间距的减小而增强 ,在层流边界层脱体以后 ,均出现了换热系数的急剧回升 ,且换热峰值均超过了撞击点处的值 ;随着Re数的增大 ,脱体点的位置向撞击点方向移动 ,脱体点之后的换热系数峰值增大 ,局部换热增强。     

乙苯蒸汽过热器壳程流场模拟与换热性能分析

基于几何和雷诺数Res相似理论建立管壳式乙苯蒸汽过热器计算模型，利用FLUENT 17.2软件模拟过热器流场，分析壳程质量流量对壳程换热系数、壳程压降、综合评价因子Nu×Pr-1/3的影响规律，研究壳程附件对流场及换热的影响。结果表明：过热器壳程流场分布不均，折流板背风面存在流动死区；随着流量增大，壳程换热系数和压降增加，在对数坐标下拟合Res与Nu×Pr-1/3有良好的线性关系，数值模拟结果与经验方法Bell-Delaware得到的结果吻合较好；增加折流板数，单位压降下的传热系数减小，流动死区减小，壳程压降和换热系数增大；旁路挡板能有效地减弱旁流流量并提高换热效果，防冲管有助于提高壳程进口端流场均匀性；支持板会造成壳程流量分配严重不均，壳程换热系数和压降降低，严重影响了过热器的整体换热效果。通过流场模拟与换热性能分析，发现支持板的设置是工业乙苯过热器换热性能变差的一个重要原因。     

换热器内自转螺旋扭带除盐防垢研究

传热设备普遍存在不同程度的结垢而导致其传热效果下降,为实现传热管的自动清洗,进行了传热管内自转扰流元件在不同流速下的传热强化及除盐保洁技术的模拟试验研究。依据结晶动力学原理设计模拟试验方案,采用38mm×3mm×2000mm不锈钢管内通NH4Cl热饱和溶液,管外加碳钢套管通冷却水冷却,传热管内分别采用钢丝螺旋结构和塑料扭带进行试验。试验结果表明,在流体雷诺数Re不超过43000的情况下,同等试验条件时,钢丝螺旋结构和塑料扭带在达到平衡时的总传热系数分别比空管提高224%和273%,且塑料扭带除盐效果优于钢丝螺旋结构,可以实现长期连续生产。     

纵向翅片管管外换热与阻力特性的实验研究

换热器管外强化传热技术主要是对光管合理肋化 ,即在光管上敷设一定形状的翅片进行强化换热 ,翅片对扩大换热面积和改善流体的流动状态均有较显著的作用。但纵向翅片管却依赖进口。为此 ,采用修正的威尔逊修正图解法 ,利用稳定工况下测得的实验数据 ,研究了焊接式纵向翅片管换热器翅片侧的传热特性和阻力特性 ,并与同规格光管换热器做了对比 ,得到了在一定物性和流态下该种换热器的换热及阻力准则关系式。在相同的Re情况下 ,纵向翅片管换热器传热系数K值明显高于光管换热器 ;在Re值较低的情况下 ,翅片管外翅片的强化传热效果更好 ;与有折流板的光管换热器相比 ,纵向翅片管换热器壳程压力损失较小