两种波纹深度板片传热及阻力特性的对比实验研究

通过实验的方式和对比的方法对两种不同波纹深度板片组成的可拆板式换热器的传热及阻力特性进行研究,每种深度板片组成的板式换热器采用硬板63°/63°、软板29°/29°和混合板63°/29°三种波纹角度组合,此实验采用水/水换热,设置了两种工况,一种是冷热两侧等流速,另一种是固定热侧流速,计算两种工况下传热系数和压降的数值,描绘出对应的曲线。实验证明相同波纹夹角板片组合,该浅密波纹板片的传热系数均高于普通波纹板片,平均高于140 W/(m~2·K),即传热系数平均提高1.9%,在混合板中两者传热系数的差别在300 W/(m2·K)以上,提高达4.8%,阻力的变化趋势与传热系数相同。推导出每组设备适用于一定Reynolds数范围的Nusselt数方程和摩擦系数方程,与已有研究成果对比分析,证明了该实验的正确性,同时也揭示这两种波纹板片的传热和阻力性能有优化的余地,为进一步的研究指明了方向。该实验也表明,除深度外的几何尺寸和结构均相同的两种波纹板片,虽然外形接近,但对应的Nusselt数和摩擦系数关系式却不相同,而且差别很大。     

双波纹板束逆流传热与流动的数值模拟和实验研究

利用Fluent软件对一种全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟,运用场协同原理进行强化传热机理分析的同时对双波纹板式换热器进行传热实验,验证数值模拟和理论分析的合理性。结果表明：双波纹结构使得流体在流道形成湍流,减薄板片的层流边界层并且改善了主流区域的速度与温度梯度的协同程度,强化传热。双波纹板束本身的传热系数受到板束热侧入口尺寸的影响,并且在固定尺寸上达到峰值,增大冷热流体入口速度可以提升板束的传热能力,同时也受到压降增大的影响。     

油水板式换热器流固耦合分析

为了研究板式换热器流固耦合问题,对油水板式换热器的换热特性及流动特性进行了实验及数值模拟。运用Fluent软件,建立与实验元件波纹参数相同的简化几何模型进行模拟分析,验证数值模拟的可靠性。模拟结果在传热性能与流动阻力方面与实验结果吻合较好。在此基础上,考虑波纹板片的受力,对换热器进行了流固耦合计算,获得了不同工况下板片的应变分布。流固耦合结果表明,当油液黏度较高时,板片所受作用力较大,因此,换热器设计时应综合考虑换热性能、流动阻力及板片的受力问题。     

三叶孔板换热器壳程传热与压降

三叶孔板换热器是一种新型纵向流换热器,由于其具有传热效率高、压降低、抗振结构性能优越等诸多优点而广泛应用于核电行业。搭建三叶孔板换热器壳程传热与压降测试平台,对传热和压降的测量结果进行不确定度分析。对4台三叶孔板换热器模型进行实验研究,结果表明随着Reynolds数的增大,壳程对流传热系数和压降在对数坐标内线性增大;在Reynolds数相同的情况下,随着支撑板间距的增大,三叶孔板换热器壳程Nusselt数逐渐减小,压降逐渐降低,同时压力梯度逐渐减小。为了进一步分析说明三叶孔板换热器壳程传热与阻力性能,基于Bell-Delaware法设计了具有相同结构参数的折流板换热器。与折流板换热器的对比结果表明：三叶孔板换热器壳程Nusselt数平均为折流板换热器的1.25倍,壳程整体压力平均为折流板换热器的0.77,综合性能平均为折流板换热器的1.62倍。     

波纹板式换热器的数值模拟

以波纹板式换热器作为研究对象,通过流体力学(CFD)软件,对波纹板内、外流体流动进行了数值模拟研究。板内流体流动研究表明,流体在板内流动时存在流动死区,在这些区域里传热效果很差,导致板壁面出现热点。板间烟气流动研究表明,板片的凹凸波纹结构,起到了强化烟气侧传热的作用,其中凸波纹的作用要明显优于凹波纹,同时波纹板片式换热器的凹波纹区域存在一定的烟气脱体现象。该数值模拟研究结果对提高波纹板式燃气热水器的换热效率有一定的指导意义。     

影响板式换热器对流传热因素分析

对流传热是板式换热器一种主要传热方式,影响对流传热的因素很多,本文主要分析了板片垢层厚度、板片波纹倾角、板片波纹深度、热交换流体进出口位置、流体流动状态、流体粘度等对对流传热的影响,并总结出提高对流传热的措施。     

波纹板式换热器在化产回收中的应用

波纹板式换热器是由多片波纹板重叠压紧在框架中组成，适用于低温、低压和操作空间小的场合。它与传统换热器相比有单位体积传热面积大、占地面积小、板效率高、检修方便和耐腐蚀等特点。本文分别列举了波纹板式换热器在实际焦化生产化产回收各工段中的几个应用实例。     

板式换热器结构优化三维数值分析

应用数值计算软件fluent对BR0.015F型人字形板式换热器进行数值模拟。分别从板片波纹的倾斜角β、高度h和间距l 3方面对板式换热器的传热、阻力影响进行研究,并拟合出相应努塞尔数Nu,传热因子j和摩擦因子f与板间流速的变化关系。结果表明:从对传热效果影响程度来看,波纹的间距l要大于倾斜角β和高度h;而对压降的影响,波纹的间距l要小于倾斜角β和高度h;从对流动状态影响程度来看,波纹夹角β和节距l要大于高度h。对比结果表明:在倾斜角β=60°,节高比为p=2.4时,板式换热器具有较好的传热效果。     

国内近年化工用换热器的研究与应用概况(续)

二板式换热器 1.板式换热器的特点板式换热器在某些应用领域内优于管壳式换热器,主要有下列特点: (1)传热效率高流体在板式换热器内可在低流速下(Re<200)就能达到湍流,这是由于板片波纹而引起的扰动,从而破坏了传热界面处滞流薄层而强化了传热。它的总传热系数K可达1500～5000千卡/米~2·小时·℃较之管壳式换热器高2～4倍。据有关资料介绍,     

板式换热器Ni-P-TiO2复合纳米镀层微生物污垢特性

换热器微生物污垢问题普遍存在于能源化工领域,污垢的聚集会导致设备的流动阻力、燃料消耗和维护成本支出大幅度增加。本文采用复合纳米镀层来抑制和减轻换热表面的微生物污垢的附着和沉积。首先采用化学镀的方式,在板式换热器的不锈钢316板上镀覆 Ni-P-TiO₂复合纳米镀层和对照性的Ni-P 镀层。基于板式换热器的微生物污垢在线监测实验系统,研究了镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器微生物污垢特性。结果表明,清洁状态下,镀覆两种镀层的板式换热器其摩擦系数（f）和Nusselt数（Nu）相较未镀覆板式换热器均略有增加;微生物污垢实验后,相比较未镀覆的板式换热器,镀覆Ni-P镀层的板式换热器污垢热阻减少了8.36%~23.07%,而镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器污垢热阻减少了16.6%~30.96%;在相同微生物污垢实验工况下,镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器的摩擦系数（f）相比Ni-P镀层的低2.54%~11.82%,但Nu却明显高于Ni-P镀层达8.47%~9.45%,并且污垢热阻明显小于Ni-P镀层达10.66%~18.18%,镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器展现了优异的强化传热性能和抑垢性能。     

电动汽车电池冷却器冷却液侧传热与流动性能仿真

针对双回路液冷电池热管理系统关键部件电池冷却器进行仿真研究，将提取出的冷却液侧流道作为研究对象，分析换热器中波纹板结构、冷却液质量流量与入口温度对于流道内流动及换热的影响。研究发现，波纹及上下板间的触点结构会在流道中产生的二次流，在低Reynolds数（Re=739）下即可达到湍流，增强了换热效果。拟合了板片Nusselt数与Reynolds数的关系式，发现板片的平均传热系数随着质量流量的提高而增加，增幅可达374%，但功耗也随之迅速增加，因而，需要合理选择质量流量以平衡传热与功耗。冷却液入口温度主要通过热物性影响传热系数及压降，但整体影响幅度较小，因而在实际使用中可不考虑季节与运行因素对电池冷却器性能的影响。     

三维针翅片管在螺旋板换热器应用传热强化研究

将光滑管外表面进行滚压—犁切复合加工,形成了三维A型针翅片管,应用于连续形的螺旋导流板换热器中,流体在连续形螺旋导流板换热器的壳程中类似于塞状流流动,几乎没有返混和流动死区。在相同压降下,其传热系数比普通的弓形折流板换热器高得多。文章以润滑油作为实验介质,研究了润滑油在螺旋导流板三维A型针翅片管换热器的壳程传热和压降性能,并与光滑管螺旋导流板换热器进行了性能对比。实验结果表明,在相同Reynolds数下,螺旋导流板三维A型针翅片管换热器的Nusselt数和压降△p分别是光滑管螺旋导流板换热器的2.4～2.8倍和1.2～1.4倍。与光滑管螺旋导流板换热器相比,螺旋导流板三维A型针翅片管换热器的传热性能的提高远高于压降的提高,证明在螺旋流条件下,三维A型针翅片管具有很好的传热强化性能。     

半周加热横纹管内熔盐强化传热特性

半周加热太阳能吸热器管给管内对流传热系数带来影响,基于此,建立半周加热横纹管内熔盐对流传热的实验台和数值计算模型,分析横纹管槽宽、槽深对管内熔盐传热性能的影响规律,结果表明：从横纹管绝热侧到加热侧,周向管内壁温度逐渐升高,周向管内局部Nusselt数先减小后缓慢增大至稳定。横纹管凹槽处轴向管内壁温度明显低于平滑段,凹槽处轴向管内局部Nu较大,凹槽后与平滑段交界处管内局部Nu最小。横纹管槽越宽,加热侧轴向管内局部Nu越小,管内平均Nu越小,传热综合性能评价因子PEC越大。横纹管槽越深,轴向管内局部Nu越大,管内平均Nu越大,传热强化倍数Nu/Nu _ST越大。槽宽对横纹管PEC的影响比槽深明显,槽深对横纹管内Nu/Nu _ST影响比槽宽大。通过线性拟合得到半周加热横纹管内熔盐传热Nu的关联式,其计算Nu与模拟值最大偏差在±7%以内。     

平直开缝翅片和波纹翅片管换热器换热特性的数值模拟

采用FLUENT数值模拟方法,研究了平直翅片、平直开缝翅片、正弦波纹翅片和均匀倾角波纹翅片4种形式的翅片管换热器的空气侧流动和传热特性。分析出2种不同的波纹形式以及翅片开缝对翅片管换热器换热特性的影响。改变进口风速,在不同雷诺数的工况下,得到4种换热器的换热量Q、努塞尔数Nu、压降△P以及阻力因子f等与进口风速u和雷诺数Re的关系。结果表明进口风速增大,雷诺数增加,可显著提高换热器换热量,然而同样带来更多的阻力损失。翅片开缝对传热能力有明显的提升作用,波纹翅片在提高换热效率的同时阻力损失增加较小。     

错流降膜液体干燥剂除湿/再生传热传质数学模型及分析

分析了错流降膜液体干燥剂除湿及再生传热传质过程 ,建立了基于实际除湿系统的描述再生和除湿过程的数学模型 ,考虑到除湿过程中产生的热效应 ,以氯化钙溶液为除湿剂时 ,对气侧和液侧的传热传质系数进行了理论和数值求解 .计算结果表明 ,传热传质系数与气流流动状态、除湿剂的热物理性质等因素有关     

双波纹板管式换热器流场的数值模拟

介绍了一种用于气气交换的错流式双波纹板管式换热器,它具有单位体积换热面积大,结构紧凑、稳定性好以及换热系数高等特点.运用Fluent软件.对不同尺寸的双波纹板管式换热器的流场进行了模拟,经过分析对比得到换热效果最佳时双波纹板片的形状.研究结果表明,换热板片上双波纹的波幅、周期和板间距决定了板式换热器的换热效果和压降等.     

三维翅片管外螺旋流动传热强化

流体在螺旋隔板换热器的壳程类似于塞状流流动,几乎没有返混和流动死区.在相同压降下,其传热系数比普通的弓形隔板换热器高得多.以润滑油作为实验介质,研究了润滑油在螺旋隔板单管换热器的壳程传热和压降性能,并与光滑管进行了性能对比.采用Wilson图解法分别分离出了螺旋隔板花瓣管和光滑管单管换热器的管程传热系数,并计算出各自的壳程传热系数,壳程传热系数相对误差为±3％.实验结果表明,在相同Reynolds数下,螺旋隔板花瓣管单管换热器的Nusselt数和压降Δp分别是螺旋隔板光滑管单管换热器的2～2.7倍和1.3～1.4倍.与螺旋隔板光滑管单管换热器相比,螺旋隔板花瓣管单管换热器的传热性能的提高远高于压降的提高,证明在螺旋流条件下,花瓣管具有很好的传热强化性能.     

新型板壳式换热器壳程流动与换热的数值模拟

提出一种新型的板壳式换热器,建立2种不同板束截面形式的换热器模型,利用FLUENT软件对壳程流体的流动和换热进行数值模拟,从多个方面对板壳式换热器壳程湍流流动与强化传热进行了探讨。模拟结果表明,由于换热板片特殊的蜂窝结构,靠近板片壁面的流体产生了明显的周期性波浪式流动,这种流动加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动,起到了壳程强化传热的效果。对于2种不同截面形式的换热器,圆形截面形式的换热器壳程空间利用率较高,流体流动充分,热交换效果更好,在同流量下,其壳程对流换热系数比方形截面形式的高35%—40%,压降高17%—19%,单位压降下的壳程对流换热系数高15%—19%。该数值模拟结果对板壳式换热器的研究具有一定的理论意义和工程实用价值。