横向射流强化平板传热实验研究

为研究横向射流对平板传热特性的影响,搭建了横向射流强化传热的实验台,研究了不同射流比r(0≤r≤6.69)下横向射流对加热平板对流换热效率的影响,通过加热平板表面温度的分布云图,分析了对流换热系数h的变化规律,讨论了横向射流强化传热的物理机理。结果表明:当r较小时,增加横向射流有利于强化对流换热(r=0.57时,强化传热因子Φ=8.85%);随着r的继续增大,强化传热效果不断下降(r=1.12时Φ=5.14%,r=2.23时Φ=2.34%);继续增大r值,将恶化对流换热(r=4.46时,Φ=-1.97%);随r的增大,最高温度点先后移再前移。     

新型平板热管相变蓄热器蓄放热性能分析

采用石蜡作为蓄热换热介质,将新型平板热管作为换热元件以强化换热,并在平板热管两侧平面添加纵向翅片,设计了一套热管式相变储热换热器实验装置,对相变蓄热换热器的蓄、放热特性进行了实验研究。测定了石蜡的温度分布随时间变化的规律;改变充、放热流体工况,分析了不同流量和流体温度对蓄放热过程的影响。通过分析发现,新型平板微热管阵列在相变蓄热器的蓄放热过程很好地发挥了强化传热元件的作用,蓄热过程中,传热流体温度越高,相变材料的熔化速率也越大;放热过程中,相同的流体温度下,随着流体流速的增大,蓄热器的放热速率逐渐增加。实验结果表明,新型平板热管蓄热器蓄放热效果良好。     

周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在太阳能高温吸热管内的强化换热研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全,混合熔融盐作为高温传热工质的引入使得这一问题更加严峻。该文建立了混合熔融盐在太阳能高温吸热管内对流换热与强化换热数值计算模型,研究了周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在光滑管与强化换热管内的换热性能。结果显示:内插螺旋纽带强化换热方式对周向非均匀热流边界条件下吸热管的管壁温度和管内流体温度分布均匀性有明显改善。间隙率C与扭曲率y的减小都有助于强化换热效果的增加,特别是C=0,即内插纽带完全接触管壁时,强化传热效果最为显著,但与此同时小的间隙率与扭曲率也造成阻力系数的增大。     

锅炉强化传热节能技术

1 强化传热原理和技术 1.1 强化对流换热的方法 换热器是实施能量从高温向低温工质传递的设备。换热器所能传递的能量(传热量或     

超临界压力下二氧化碳在套管换热器内传热特性数值模拟

在超临界二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程中，存在超临界压力下冷热2股二氧化碳间的流动传热过程，其传热特性是影响相应系统性能的关键。本文以套管换热器为原型，对超临界压力下的冷热二氧化碳间的传热特性开展了数值模拟研究，分析了热流体入口温度、冷热流体入口流量对于传热特性的影响和周向的传热特性分布。结果表明:随着热流体入口温度的变化，热侧和冷侧的局部换热系数产生相应的变化和波动，同时冷侧局部换热系数在主流温度接近拟临界温度时，会出现明显的传热强化现象；另外，热侧二氧化碳质量流量的上升，会使得热侧换热系数提高，冷侧换热系数峰值减小且向冷流体入口处移动，而随着冷侧质量流量的上升，冷侧换热系数峰值增大且向冷流体出口处移动。这是由于套管换热器为水平布置，传热特性在周向上产生了明显的不均匀现象，其与流体密度变化在重力作用下的局部湍流效应增强和削弱有关。本研究对新型二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程的开发和设计具有指导意义。     

均匀高压电场强化圆管和套管内油的层流强制对流换热的综合效应

以 1 5号机油为实验工质 ,对水平光滑圆管和套管管内层流流动换热进行了直流高压电场强化实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热通量及流动速度、油温、管型等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。在相同传热面积及相同泵功的条件下 ,综合换热性能有大幅度增加。     

均匀高压电场强化圆管和套管内油的层流强制对流换热的综？…

以１５号机油为实验工质,对水平光滑圆管和套管管内层流流动换热进行了直流高压电场强化实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热通量及流动速度、油温、管型等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。在相同传热面积及相同泵功的条件下,综合换热性能有大幅度增加。     

热辐射对圆管内层流半透明流体换热的影响

通过数值模拟圆管内半透明流体层流充分发展流动时的辐射与对流耦合换热,了辐射对耦合换热中的温度分布及对流换热的影响,流体是吸收,发射与各向同性散射常物性百介质,管壁温度保持均匀,恒定。采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的非线性积分一微分形式的辐射的传递方程,以获得介质内的辐射换热项,并将该项作为耦合换热能量控制方程的源项处理。采用控制容积法离散能量控制方程,并结合管内层流充分发展流的速度分布进行数值求解,在不同的贝克利数和光学厚度条件下,考察了介质的辐射－导热参数以及散射反照率对耦合换热中的无量纲温度分布及对流换热局部努射尔数分布的影响。研究结果表明,热辐射对圆管内层流半透明流体的传热特征有重要影响,除了促进流体内温度场的发展外,热辐射作用还使对流换热局部努谢尔数分布发生较大变化。与相应条件下无辐射伴随发生的对流换热相比,辐射与对流耦合换热中的对流换热局部努谢尔数在加热起始位置附近的一个区域内首先下降,然后逐渐回升,随着热边界层的充分发展最终达到一个更高的数值,并保持稳定,对加热管（流体被加热）和冷却管两种不同场合中的耦合换热,热辐射在后者中所起的作用更加明显。     

循环流化床锅炉冷渣器灰渣传热过程研究

针对循环流化床锅炉滚筒冷渣器设计中灰渣的换热系数确定困难等问题,提出利用在计算流化床和浸没表面间的换热中运用乳化团数学模型对灰渣在冷渣器中的传热过程进行传热分析,并计算灰渣的换热系数,进而确定灰渣的各种换热方式所占的份额。计算表明,在灰渣换热过程中辐射换热占32%,导热与对流换热占68%。乳化团的换热量约为气泡辐射传热的7.7倍。     

半导体温差发电模块传热特性的数值研究

针对在光伏-温差混合发电系统中加入温差发电模块能否强化传热、降低光伏电池温度这一问题,结合温差发电的基本原理及传热学理论,采用有限容积法,研究了负载电阻、冷端对流换热系数对温差模块电学特性和传热特性的影响情况。结果表明:随着负载电阻的增加,回路中的电流逐渐减小,电压升高,输出功率会在最佳匹配电阻下达到最大值;负载电阻的增大同时也会导致温差模块传热性能降低,当电阻小于相应温差下对应的临界值时,温差模块会起到强化传热的作用;冷端对流换热系数对系统的传热性能的影响较大,当热端与环境温度之差为150 K,冷端对流换热系数为500 W/(m2·K)时,温差模块的发电效率可达到2.14%,是相同条件下对流换热系数为50 W/(m2·K)的3倍。     

泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟

实验研究和数值模拟了泡沫金属三维矩形通道内的流动和传热,引入基于渗透率的雷诺数和达西数,确定了泡沫金属对流换热和流动阻力的准则关系式,并分析了多孔结构参数和气体流速对对流换热系数、阻力系数的影响。研究结果表明:泡沫金属对流换热模拟结果与实验数据趋于一致,互为验证了可靠性;泡沫金属的换热强度和流动阻力均随孔径的减小(孔密度的增大或孔隙率的减小)而增大,大孔径的泡沫金属具有较好的对流换热综合性能;气体流速的增加有利于强化换热。     

换流阀相变乳液换热性能及其工程应用研究

通过实验和数值模拟方法获得了相变乳状流体的传热性能,讨论了在相变乳状流体冷却条件下热通量、流量和质量分数对换流阀散热器传热特性的影响,并由实验验证了所采用的模型和算法可靠性.研究结果表明,相变乳状流体平均对流换热系数几乎是水的3倍,相变乳状流体散热器热阻要低于水冷却散热器50％以上,同时相变乳状流体的压降略有提高,约为...     

电热固体蓄热装置的蓄热原理及传热分析

介绍了电热固体蓄热装置的蓄热原理和蓄热用材料,对加热过程和放热过程进行了传热分析。在加热阶段,电能转换成热能,热能以辐射和导热方式传递给蓄能介质;在放热阶段,空气与蓄热介质表面进行对流换热,蓄热介质内部的换热仍为导热。     

高压电场强化管内强制对流换热的实验研究

以 #1真空机油为实验工质 ,对水平光滑管内层流流动换热进行直流高压电场强化 (EHD效应 )实验研究。实验结果表明 ,外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用 ,其换热系数强化率主要与外加电场强度及热通量等因素有关。在相同传热面积、泵功的条件下 ,当外加电压为 3.3k V时最大换热强化率可达 3倍左右     

衰减性旋流强化传热性能的研究

旋流强化传热是通过有效地形成不稳定流和二次流以强化流体中微团混合及减薄边界层达到强化传热的目的。旋流的形式主要有衰减性旋流和非衰减性旋流两种。该文对于衰减性旋流强化传热性能进行了试验研究。通过试验和分析，研究了衰减性旋流的衰减、传热和阻力特性，以及不同衰减性旋流的生成方式对旋流强化传热性能的影响，研究结果为衰减性旋流强化传热方式在电厂锅炉和余热锅炉中的应用提供了有参考意义的结果。     

花丝多孔体内插元件强化管内对流传热的研究

应用花丝多孔体内插元件对管内对流传热的强化作用进行了理论分析和实验研究 ,得出强化传热Nu数和阻力系数f随Re数的变化关联式 ,并与光管传热作了比较分析。分析结果表明 :这种内插元件能使换热系数增长的幅度等于或高于阻力系数增长的幅度 ,实验研究结果还得出了花丝多孔体内插元件在实际应用中的最佳孔隙率     

电站间冷系统空冷散热器翅片管束流动传热性能的数值研究

空冷散热器为电站间接空冷系统的主要设备,研究空冷散热器翅片管束的流动传热特性,对于电站间冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。对间接空冷系统空冷散热器常用翅片管束流动传热性能进行了数值模拟研究,通过计算获得了空冷散热器冷却空气流动阻力和平均对流换热系数随迎面风速的变化规律,拟合得到了摩擦因子与努赛尔特数随雷诺数的变化关系。利用对流换热的综合性能评价标准(performance evaluation criteria,PEC),即Nu/f1/3,对6种翅片管束的流动传热性能进行了比较。结果表明,随迎面风速增加,空气对流换热增强,压降增加,翅片管的对流换热系数随之升高,摩擦因子降低,但是换热系数的增加幅度小于压降的增加幅度。Forgo型翅片管束综合流动传热性能优于椭圆型管束。本文研究结果为电站间冷系统空冷散热器的选型和优化设计提供了一定的理论依据。     

多头螺旋套管换热器壳程的强化换热数值分析

本文以螺旋套管换热器壳程的强化换热为研究对象,采用Proe建立三维物理模型,导入ICEM做网格划分前处理,运用Fluent软件对各种内管为绕旋螺纹强化管和内管为光滑管的壳程螺旋通道内流体物理模型进行传热和流动的数值模拟,并验证了所用数值模型和计算方法的可靠性。分析比较了内管上无螺纹和螺纹头数对壳程流体换热的影响,并给出其温度场与速度场分布,沿程Nusselt数与摩擦因子的变化特性。结果表明:多头螺纹绕旋内管的壳程强化传热综合性能评价因子η都大于1,有力论证了内管加设绕旋螺纹结构可有效强化壳程的换热性能。     

泡沫金属对圆管内Al_2O_3-水纳米流体流动和传热特性的影响

实验研究了Al_2O_3-水纳米流体在泡沫金属填充管内的流动和传热特性,泡沫金属孔密度(pores per 0.0254m,PPI)为20~40,孔隙率为90%,Al_2O_3-水纳米流体的质量分数为0.1%~0.5%。实验结果表明:以压降为代价的前提下,泡沫金属与纳米流体相结合的方式总是能显著强化传热。相同工况下,更大的PPI可以提高努塞尔数。去离子水工况下,40PPI泡沫金属对流换热效果最好,努塞尔数最大提高650%。泡沫金属PPI越大,压降增加越多,40 PPI泡沫金属的压降是光管的19倍。相比20 PPI泡沫金属,30 PPI的泡沫金属使努塞尔数最多提高15%,压降增加5%;40 PPI的泡沫金属可以使努塞尔数最多提高38%,压降增加38%。纳米流体的质量分数也对流动和传热有重要影响。根据实验数据开发了适用于纳米流体在泡沫金属强化管内的传热及流动的关联式。     

基于圆管内肋迎流面结构设计的传热性能研究

相较于光滑圆管,内肋管对管内流体流动状态影响较大。通过改变肋片迎流面结构,会对流体产生不同程度的导流效果。传统对于肋片结构方面的研究多是一些规则化的图形,其导流角往往是一致的。本文采用数值模拟的方法研究了环形内肋迎流面的结构对圆管内流体流动特性、传热特性及综合性能的影响。对内肋迎流面以不同程度的凹凸结构建立5种圆管模型,分析比较5种流体模型对流体的影响并探讨其规律。结果表明:圆管整体换热和综合性能与迎流面凹凸程度具有强烈的相关性;内肋迎流面凹陷对换热管换热有强化效果,内肋迎流面凸出则会削弱换热管换热;同时,凹面管的阻力系数比凸面管的阻力系数有较大幅度的增加;迎流面凸面结构综合性能略高于迎流面凹面结构。