错位角对管内双螺旋扭带层流换热特性的影响

为了提高管内层流换热性能,根据螺旋扭带的传热强化机理开发了双螺旋扭带作为管内扰流元件.在管内双螺旋扭带间隙比和长径比不变的情况下,通过数值模拟对内置不同错位角的双螺旋扭带在Re=100~1 200范围内的管内层流换热与流动特性进行研究.结果表明:在Re500情况下错位角为0°的连续扭带Nu最大;当Re=500~1 200时,Nu分别在错位角为60°和错位角为0°达到最大值和最小值,前者比后者大2%~12%;阻力系数f在Re=100~1 200范围内随雷诺数的增大而减小,随扭带错位角的增大而增大;当100Re≤900时,错位角为0°对应的强化传热比PEC最大,而在Re900情况下,PEC在60°错位角最好,Re500情况下,90°错位角的PEC值最小,始终小于其它错位角,在双螺旋扭带结构设计中应引起注意.     

旋转扭带管内传热与阻力性能的数值模拟

为了研究生物质锅炉换热管内插入外源驱动旋转的扭带对传热及阻力性能的影响,建立了不同扭曲比的扭带在不同转速时管内流体流动的三维物理模型.采用RNGk-ε湍流模型对传热过程进行模拟,得出了旋转扭带管内流体的换热及阻力特性.结果表明:旋转扭带提高了管内流体的轴向速度和切向速度;转速为0～10rpm时,转速越大、扭曲比越小,表面传热系数越大,阻力损失也越大;扭曲比在2.06～5.1的扭带,综合评价因子在1.13～ 1.41之间,扭曲比为3.15的扭带综合评价因子最高.     

管内流体动力清洗式传热强化元件的性能比较

在试验比较的基础上,评价了传热管内传热强化幅度的大小、阻力性能及综合性能,结果表明在雷诺数为8 000～43 000的范围内,流体动力自转式光滑螺旋扭带、斜齿螺旋扭带、平齿带和钢丝螺旋线的传热强化幅度分别为14 %、33 %、39.5 %和16.5 %;在Re低于10 000的范围,采用平齿带和斜齿螺旋扭带效果较好;钢丝螺旋线和光滑螺旋扭带在 Re＝12 500达到最佳;在Re高于10 000的广阔范围,选用钢丝螺旋线和光滑螺旋扭带更合理.     

内置折边扭带圆管内三维流动与传热数值模拟

为研究烟气在内置扭带管内流动和强化传热特性,以螺旋扭带管和折边扭带管为研究对象建立烟气流动与传热三维数值模型,模型中对近壁面采用增强壁面函数法,并考虑低雷诺数和旋转流对湍流黏度的影响。与圆管相比Re=2300～5000内螺旋扭带管Nu提高21%～24％;折边扭带管Nu提高25%～32％。折边扭带管流动阻力ΔP为12～57Pa,比螺旋扭带管ΔP增加10%～18％。折边扭带管传热和流动性能比φ为120%～126％。内置折边扭带管强化传热的原因是具有沿流向以折边长度为周期的增速和减速。     

管内插入物强化传热及除垢的研究进展

介绍了内插物强化传热技术的特点,运用了场协同理论来解释其强化传热的机理,主要是速度矢量场和热流矢量场之间的协同对传热过程的影响。总结了近年来研究者们对管内插入扭带强化传热和除垢的研究结果及进展,并对将来的研究工作提出了建议。     

梯形波带扰流元件对高黏度流体强化传热效率影响的实验研究

在流体介质为高黏度流体下,对管内插入梯形波带强化传热效率进行了实验研究。实验过程中,采用水浴换热器。管壳外为85℃的水浴,管内介质流体为原油。实验在雷诺数Re为15.4～36.9进行测量。实验结果表明,与光滑管比较,插入梯形波带后虽然压差阻力略有增加,但强化传热效果提高显著。通过评价分析得出曲线图表,表明梯形波带内插件适用于高黏度流体。     

纳米流体在内置扭带管的传热数值模拟

为了对比纳米流体在内置扭带管中的强化传热效果,建立了以Cu-水纳米流体和水为传热介质的内置扭带强化换热管的管式换热器物理模型,采用RNG k-ε进行数值模拟研究,并与实验结果对比,得到了内置扭带换热管流体流动的速度、温度、湍流强度场的分布规律及特性。比较了两种质量分数的纳米流体与水在六种不同扭转比的扭带换热管中和两种不同材质的内置扭带分别对强化传热的影响。结果表明,以Cu-水纳米流体为工质的内置扭带管的换热效果明显优于纯水;质量分数为0.8%的Cu-水纳米流体换热效果优于0.5%的Cu-水纳米流体,扭转比越小,则换热效果越好,质量分数为0.5%的Cu-水纳米流体在扭转比为2.5的内置扭带管中相对于水在光管的强化幅度为0.51;铜制扭带的换热效果优于铝制扭带。     

螺旋槽管管内传热与流动性能的数值模拟研究

采用数值模拟方法对以空气为介质的7根螺旋槽管的传热及流阻性能进行了计算,并与圆形光滑管进行了比较.分析了螺旋槽管强化传热机理,发现其场协同程度得到改善是其传热得到强化的主要原因.同时还分析了管内Re数、槽深e、节距p以及滚球半径r对螺旋槽管换热与流阻性能的影响,结果表明:在相同流量下,节距一定时,槽深越深,换热效果越好,同时阻力也越大;槽深一定时,节距越小,流体边界层分离作用越明显,管内换热越强,流动阻力也随之增大;滚球半径对传热影响比较小,但是对流动阻力的影响却比较大.     

管内流体动力清洗式传热强化元件的性能比较

在试验比较的基础上,评价了传热管内传热强化幅度的大小、阻力性能及综合性能,结果表明：在雷诺数为8000～43000的范围内,流体动力自转戈光滑螺旋扭带、斜齿螺旋扭带、平齿带和钢丝螺旋线的传热强化幅度分别为14％、33％、39．5％和16．5％;在Re低于10000的范围,采用平齿带和斜齿螺旋扭带效果较好;铜丝螺旋线和光滑螺旋扭带在Re=12500达到最佳;在尺e高于10000的广阔范围,选用铜丝螺旋线和光滑螺旋扭带更合理。     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

传热管轴向导热影响的分析

通过数值计算方法对传热管轴向导热的影响进行了分析，得出了不考虑轴向导热时传热系数和冷凝侧换热系数的误差，以及传热管示同在考虑国导热影响时的差别，并得出了材质导热系数较小时忽略轴向导热影响所起误差增大的结论。为客观评价传热管的传热性能提供了一定依据。     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

热管式吸收器传热传质的实验研究

在升温型吸收式热泵内对热管式吸收器的传热传质性能进行了实验研究,对不同规格的表面横纹槽热管和光管热管做了对比实验.发现采用热管直接导出吸收热具有较好的效果,并且表面带有横纹沟槽热管的传热膜系数约为光滑管的2～3倍,传质系数约为光滑管的2倍,为吸收式热泵吸收器的高效紧凑化研究提供了依据.     

微小矩形多槽道平板热管的传热性能

开发了一种微小矩形多槽道平板热管,并阐述了此种热管的结构、原理,推导出了其理论毛细极限。通过实验分析了工作温度、充液率、不同工作介质和倾角等因素对该热管传热性能的影响,得到冷凝段及蒸发段表面传热系数的实验关联式,可用于指导工程设计。研究表明,微小矩形多槽道平板热管具有高传热特性,在电子器件冷却等方面有良好的应用前景。     

热管性能评价准则探讨

传统评价热管的传热性能的方法是比较热管的等效导热系数(有效寻热系数、当量导热系数、相当导热系数)的大小,其不足之处是几何因素与传热因素混在一起来评定传热性能。为此,在剖析传统评价热管的传热性能的方法的基础上,提出了用等效对流换热系数来评价热管性能,等效对流换热系数客观地描述了热管综合的传热能力,其值的大小可以作为判断热管传热性能优劣的标准。同时建立了相应的理论模型,从而使对热管性能的评价更加完善、更加合理。     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

自激振荡脉冲对流换热的实验研究

将Helmhotz共振腔应用于换热器来增强换热是一种新的强化换热方法。本文作者通过实验研究了Helmhotz共振腔对换热器的换热强化效果,分析了各种参数对换热效果的影响,得到了对流换热系数及换热强化比随流速的变化规律,结果对工程设计及进一步的研究具有重要的指导意义。     

热管换热器热传递矩阵及热管换热器传热效率

本文提出了热管换热器热传递矩阵的概念.用热传递矩阵相似关系,推导出了热管换热器传热效率计算式.并讨论了极限情况下的热管换热器效率表达形式.     

小型平板热管的传热特性

以丙酮、乙醇和水为工质,对小型平板热管在充液率为20%~90%的传热性能进行了实验研究。测量了热管蒸发段和冷凝段管壁、加热和冷却风道进、出口截面等处的温度分布,计算了传热量和传热系数。根据实验结果总结出了工质、充液量和热流密度对热管传热系数的影响。得出该平板热管以乙醇为工质的传热性能最好,传热极限qmax为16~17 kW/m2,最佳充液率为50%,并给出平均传热系数综合关联式。实验结果可供工程设计参考。     

热管技术研究、发展与工业应用

介绍了一些热管技术在工程的典型应用，包括废热回收设备和工业过程设备．水碳钢热管技术在许多工程领域都得到了成功应用,如：用于废热回收、节能与环境保护的空气预热器和废热锅炉．液态金属高温热管技术在过程装备得到了广泛应用。高温热空气发生器和热管技术在化学反应器中也能发挥作用，如在氨合成塔中的应用．热管技术的成功应用是建立在热管技术的基础研究之上的，这些研究包括：热管内汽液两相流动与传热、热管传热极限、热管传热强化和热管材料相容性与热管的寿命等方面理论和实验研究．高效传热与传质的热管设备在许多工程应用领域将会得到越来越重要的应用．