螺旋扁管强化传热技术研究进展

介绍了新型强化传热元件螺旋扁管及其换热设备的结构特点与强化传热机理。对无相变及相变工况下螺旋扁管传热特性的理论、实验及数值模拟研究进行了综述与讨论,介绍了螺旋扁管换热设备的应用状况。在此基础上,指出螺旋扁管传热技术尚待开展的工作包括丰富传热介质种类、管内外流场可视化及加强相变传热特性研究。     

管式太阳能集热器的颗粒换热模拟

采用离散元法(DEM)对封闭的管式太阳能集热器内颗粒与换热管的换热过程进行研究,模拟不同的管型和管间距对换热性能的影响.结果表明,不同管型的换热效果有较为明显的差距.菱形换热管在水平间距63.25 mm、垂直间距63 mm时有最好的换热性能;六边形换热管在不同的空间排布下均有较好的换热性能;组合圆形换热管在水平间距51...     

基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性

为改善辐射管热效率,本文设计了一个扁双P型辐射管,选取辐射管中心管截面长半轴A与短半轴B的比例为1.0、1.1、1.2、1.3和1.4五种扁形度,借助于FLUENT软件就扁形度对辐射管传热性能的影响进行研究.结果表明:在保持双P型辐射管换热表面积不变的情况下,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管对带钢的辐射角系数增大,辐射管对炉内辐射换热量增加,辐射管热效率升高;但是,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管表面温差逐渐增大,扁形度达到1.3后,表面温度不均匀系数显著增加.综合考虑辐射管的表面温差和辐射热效率,扁形度为1.2的扁双P型辐射管性能较优,与扁形度为1.0时(即辐射管未被压扁的时候)相比,表面温度均匀性几乎不变,而辐射管热效率提高约1%.      

高通量换热管与烧结型高通量换热管性能介绍

高通量换热管是管壳式换热器强化传热技术深入研究下的产物。通过介绍汽化核心和汽泡形成阐释其强化传热原理。烧结型高通量换热管是多种高通量换热管型中具有代表性的一种,在有相变的沸腾工况下,其提高传热效果已被证实,但强化程度说法不一。通过蒸发池沸腾测试试验,比较公司自行研发的烧结型高通量换热管和普通光管的测试结果,探究高通量换热管的真实传热性能,对高通量换热器设计及高通量换热管的研发提供参考建议。     

高效低流阻换热器的开发应用

传统的管壳式换热器以弓形折流板支撑换热管束，壳程流体绕折流板做垂直于管束的横向流动，存在流动和传热死区，流阻大，传热效率低。近年来国内外开发了折流杆、整圆形孔板、螺旋折流板及管束自支撑结构等来替代传统的弓形折流板，不但大大降低了壳程流动阻力，还提高了管壳式换热器整体传热性能。综述了管壳式换热器的管束支撑结构的开发和应用概况，可为换热器的结构优化和性能完善提供参考。     

能源桩三维螺旋线热源的瞬态传热模型

将螺旋埋管等效为三维螺旋线热源,考虑螺旋埋管能源桩的传热过程,运用格林函数和第一型曲线进行积分,推导给出了考虑时间、空间位置、埋管参数和岩土体热物理性质4参数的螺旋埋管能源桩的温度场解析解,建立高精度三维螺旋埋管能源桩的传热模型。并通过在数值模拟软件中建立螺旋埋管能源桩三维模型,依据边界条件,求解得出三维螺旋埋管能源桩温度场数值解。对比结果表明:所建立的能源桩三维螺旋线热源模型具有很高的解析精度。最后,基于解析模型讨论了螺旋埋管能源桩换热温度场的空间分布和时间效应。      

硫酸转化系统中新型换热器的强化传热研究

针对硫酸转化系统中气体换热器的特点,提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管束间支撑物的流动与传热特性。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湍流流动和传热性能。结果表明,空心环和旋流片均增强了换热,旋流片能迫使流体做强烈的三维螺旋运动,增强湍流度,同时使流体冲刷壁面,减薄边界层,所以换热效果优于空心环。旋流片产生的自旋流具有低阻高效的优势,其传热强化因子大于空心环。     

椭圆水管铸铁冷却壁结构优化研究

基于有限元ANSYS软件,采用数值模拟的方法,分析了炉气温度、壁体厚度、水管间距、水管直径及水管椭圆度对椭圆管型铸铁冷却壁传热效果的影响,以及其对炉气的适应能力。结果表明:水管短长轴之比越小,即水管越扁,炉气温度对椭圆管型冷却壁传热影响越小。从冷却壁的传热角度考虑,冷却壁的椭圆管最佳短长轴之比为0.2~0.7,且越小越好。     

插入件换热管内气体的紊流特性

为研究各种型式插入件对管内气体紊流特性的影响,测定了间断扭带、螺旋片、螺旋线等插人件换热管内横截面上气体紊流度的分布。结果表明,在营内设置扭带、螺旋片等插入件,可明显提高气体的脉动速度和紊流度,从而强化传热过程。     

表面增强强化传热金属管装置性能的实验研究与分析

本文对制冷工质在表面增强型强化传热金属管外的凝结与沸腾进行试验,在采用不同表面增强型强化传热金属管、凝结型强化管的基础上,对其传热特性进行研究,实验结果显示冷凝管的换热性能与其管内水流速有十分密切的联系。本实验对传热金属管进行试验所采用的实验方法为对数平均温差法,对强化管的总传热系数进行确定,从而使得金属管的换热性能能够得到确定,为设计人员提供了有价值的参考。     

管壳式换热器新型支撑结构的数值模拟

提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管束间支撑物的流动与传热特性。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湍流流动和传热性能。结果表明，空心环和旋流片均增强了换热，但都产生一定的阻力损失，特别是旋流片可以产生较大的形体阻力。周期性间隔布置的旋流片能产生衰减性的自旋流，有效冲刷壁面和增强扰流，换热效果优于空心环，具有较好的综合强化换热性能。     

多头螺旋管结构参数的优化设计研究

以多头螺旋管为研究对象,以水为传热介质,利用Pro/E建立不同结构参数的螺旋管实体模型,通过ANSYS中的流体传热分析模块FLOTRAN CFD对螺旋管对流换热过程进行三维数值模拟,研究采用正交实验的方法,探究了换热过程中螺旋管各主要结构参数对其传热性能的影响.结果表明:对于综合换热性能评价指标PEC-1,随螺旋管头数的增加,其值有明显的提升,当螺旋角超过45°时,PEC-1的值急剧下降,而槽深的变化对其作用相对较小.通过对正交实验结果的直观及方差分析,完成了对多头螺旋管结构的优化.     

铜基高通量换热管内多孔层的制备及性能研究

烧结型高通量换热管是通过在普通换热管内表面烧结一定厚度的多孔金属层达到强化沸腾传热的效果,多孔层的烧结温度对基管性能不能有损伤,同时要求多孔层本身孔隙连通,与基管结合较好,且耐蚀性与基管相当。本文设计了一种适用于铁白铜基管（BFe10-1-1）的管内多孔层烧结合金粉末Cu-10% Ni-20% Zn-2% Sn（质量分数）,该粉末成分耐蚀性优于基管。烧结实验结果表明,该合金粉末在940℃下烧结时对基管性能无损伤,烧结后与基管结合良好,同时粉末多孔层内部孔隙均匀联通;进一步的应用实验也证明,该多孔层合金粉末具有非常好的传热效果。     

中温热管空气换热器的模拟研究

在单根萘热管传热性能理论和实验研究的基础上,对中温热管换热器内部的温度场和流场进行了研究,选用有效度—传热单元数(ε-NTU)法、离散型计算模型及V-Basic程序,通过多次迭代对中温热管换热器内部的传热和流动进行模拟计算。另外,采用多孔介质模型,利用Fluent软件来近似模拟了热管换热器内部的传热情况,将程序计算结果与模拟所得数值进行了比较和误差分析,并研究了各排热管内外温度的协同作用。     

缩放管流体流动与传热性能数值研究

基于无源强化传热理论,提出一种新型缩放强化传热管.采用数值模拟方法研究了不同扩张段跨度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,强化管可促进核心流体与边界层流体的混合,减薄层流底层,强化对流传热,同时增大换热面积,流体的阻力降显著增加,较光管的综合性能有所提高.数值结果为强化管的理论分析提供依据.     

CW原表面通道流动和传热性能的数值模拟

CW原表面通道是目前原表面回热器商业化应用最广泛的一种传热通道,其截面形状对其性能具有重要影响。文章针对原表面回热器单元流道内的流动与传热问题进行数值分析,首先,对CW原表面回热器的不同截面形状单元体建立三维数值模型并生成网格。然后在低雷诺数(Re=50~600)范围内以周期性边界条件模拟其单元内部的流动换热情况,对2种不同波纹表面形状参数的流道内的流动与换热特性进行了数值分析,结果表明,圆形与矩形截面的换热表面的平均努塞尔数Nu都随着雷诺数Re的增加而增加,但当量摩擦系数f都呈减少的趋势;两种结构中,矩形原表面的综合性能较好。     

空气单蓄热式均热炉内流动与换热特性的数值模拟

以某公司的高温蓄热式均热炉为研究对象,对该炉内的流动和传热过程进行模拟,得到了各工艺参数对钢锭与炉气间对流换热系数的影响规律.研究发现:换向操作对均热炉内的对流换热系数影响很小,实际计算时可忽略其影响;炉温对蓄热炉内钢锭与炉气间的对流换热系数影响很小;热负荷是影响钢锭与炉气间对流换热的重要因素;对于不同锭型,煤气热值与对流换热系数之间的变化规律不尽相同,不同锭型在不同热值条件下,对流换热系数和热负荷之间的关系应分别求解.     

蓄热稳燃器对四角切圆锅炉内流动及传热的影响

建立了三维、稳态四角切圆锅炉内气流流动、传热的耦合数学模型,求得了炉内气流分布的速度场以及温度场,探讨了蓄热稳燃器的布置对炉内流动及传热的影响.研究结果表明,蓄热稳燃器的布置使火焰形成了一个环形切圆,增强了气流的扰动,进而强化了气流与水冷壁的对流换热过程;在稳定燃烧的情况下,蓄热稳燃器可作为稳定的热源,增强了辐射换热效果.研究结果可为改进锅炉设计和实际生产提供一定的理论指导.     

新型螺旋翅片管对流换热系数的研究

采用数值计算的方法，自行设计螺旋翅片管温度场计算软件，并利用其计算结果讨论了管内壁和外壁对流换热系数的变化规律，及管内外热阻的匹配问题。数值计算结果表明，管内换热系数随温度的升高而升高，管内空气和管外烟气的流速分别显著影响管内管外换热系数。翅片管的外形尺寸同样影响到螺旋翅片管的温度分布。     

金属换热器的结构特点和设计

介绍了六种金属换热器的结构特点、热工特性,以及在不同换热面积下的设计数据;另外,应用换热效率—传热单元法(E-NTU法)来研究空气预热温度和流动方式、流程数n、传热系数、传热面积F之间的关系。