波纹板强化换热装置中带水膜饱和烟气对流传热的实验研究

为了探讨糖厂的烟气水膜除尘耦合换热技术实施的可行性,建立了带水膜湿烟气与空气之间的换热实验装置,进行带水膜湿烟气的对流传热实验研究。在该换热装置中,烟气在矩形通道中流动并喷入雾化热水,通过换热面加热另一侧的空气,同时,在烟气侧通道安装波纹板强化单元,以强化热质传递。实验确定最佳液气比,通过改变波纹板峰高、波纹段高、段数及烟气流速,研究带水膜饱和烟气的对流传热系数。结果表明:饱和烟气对空气的换热量显著;最佳液气比为3.3~4.2 L/m~3;烟气流速和波纹板添加段数的增加显著增大对流传热系数。回归了最佳液气比下的传热准则关联式。     

高低板式换热器板片的换热特性分析及优化

为了强化船用板式换热器换热,对曲折形波纹板式换热器进行优化设计。采用数值模拟的方法,研究了曲折形波纹板不同波纹倾角、波纹高度下的流动换热特性。研究结果表明:曲折形波纹板内部流体的Nu数和阻力特性随着波纹倾角β的增大而增加,随着波纹高度a的增加而减小。通过优化得到的波纹板波纹角度为β=40°,纵向波高比a为0.4,与原曲折波纹板相比,同一流速下,新板片的换热性能提高了15.4%,阻力系数升高了16.2%,综合性能参数与原板片相比提高了22.3%。研究结果对船用换热设备的设计及优化奠定了理论基础。     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。     

微细管束换热器结霜及流动对流换热特性实验研究

利用可视化换热器性能实验台测试了微细管束表面在无换热、大温差、凝露条件下不同风速工况的流动损失与空气侧换热系数。同时探究了超低温工况下,相对湿度和风速对微细管束换热器流动换热特性影响。相对湿度增大,湿空气释放潜热增加,结霜量增大,换热器前后压损增加。高速气流具有剪切作用,风速增大会导致结霜迟滞。     

相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。     

纵向直翅片在热管换热器防止积灰中的应用

热管换热器以其新型、高效的传热方式,多样结构,使用灵活方便的特点,近几年在工业余热回收中发挥了良好的作用。但在长期的使用过程中,翅片管表面会产生积灰,严重影响了换热器的正常运行。由于各类烟气,无论是燃煤、燃油或气体燃料,都不同程度地带有飞灰和烟尘,在操作环境恶劣、粉尘大的地方,烟气中含尘量更高。当含尘烟气流经换热器冲刷受热面时,日积月累就产生积灰,轻则使受热面热阻上升,降低换热器的传热效率,并能使烟道流通截面减小,烟气流动阻力增大;重则使烟道堵塞,换热器失效,影响设备的安全性和经济     

低气压环境下开缝翅片管换热器换热性能研究

利用低气压环境模拟装置对开缝翅片管换热器在不同气压下的换热性能进行实验研究.研究结果表明:随着气压不断降低,换热器周围空气密度逐渐降低,换热器空气侧换热系数以及显热换热量逐渐降低,而空气含湿量随着气压降低逐渐升高,导致潜热换热量逐渐增加;当气压降至0.058 MPa以下时,换热器空气侧潜热换热量占主要部分,当气压为0.04 MPa时,换热器换热能力与常压下相比下降了36.63%.     

百叶窗板翅式换热器换热与阻力性能数值模拟研究

为了解决百叶窗板翅式换热器的内部性能优化问题,通过对层流稳态下换热器燃气侧的典型流动换热单元进行建模及流动换热分析,得到了单元体内部速度、流线及温度的分布特性,并通过对换热系数、科尔本传热因子、进出口单位压降、范宁摩擦系数的比较,获得了不同燃气入口速度下翅片间距及翅片角度对换热器换热性能及流动阻力的影响。结果表明:在百叶窗翅片角度及其他尺寸参数不变时,当百叶窗间距为0. 7 mm时其换热性能最优,阻力随间距增大而减小;在翅片间距等参数不变而角度变化时,换热性能与阻力均随角度增大而增大,当百叶窗角度从15°增加至30°时,换热性能的增加幅度较为明显。     

旋转状态下工质冷凝换热特性的实验研究

旋转产生的旋转附加力对板式冷凝器通道中流体的流动状态产生扰动,影响流体的换热性能。建立旋转换热实验台对不同转速下板式冷凝换热器的冷凝换热特性进行研究。实验结果表明:随着转速的增加,换热器的换热性能呈现增加趋势。同一工质流量和冷却水流量时,转速在0~48 rpm范围内时,板式冷凝器的总传热系数最大增加幅度37.89%,R22侧换热系数最大增加幅度为27.95%,冷却水侧换热系数增加幅度基本保持在12%左右。综合分析,当转速和流体流量在一定范围内时,转速对R22侧气液两相流体的冷凝换热性能影响较大,对单相冷却水侧的换热性能影响较小。     

交叉流动换热在热管换热器中的应用

<正> 在热管换热器中,当冷热两股流体流量相差甚远时,采用两股流体交叉流动进行热交换,比传统的逆流换热有很多明显的优势。尽管换热器的体积和重量不会有明显的差别,但换热系数可提高56%,加热侧受热面减少35.8%,热管数量减少35.8%,烟气流动阻力减少50%,从而使制造成本下降5%～10%,此项技术     

内螺纹管在低温烟气中的传热特性研究

为了研究内螺纹管对低温烟气传热强化的效果,通过对内螺纹管换热器和光管换热器在低温烟气中的传热试验,比较分析内螺纹管和光管两种换热器在不同工况下的传热系数,根据试验数据计算拟合出试验传热关联式。结果表明:烟气流速对总的换热系数有较大的影响,工质水流速不变,烟气流速从2.0 m/s增加到3.0 m/s时,内螺纹管换热器的换热系数增长率为17.1%;管内工质水无相变时,工质水流速对总的换热系数影响不大;低温换热的热阻主要集中在烟气侧;内螺纹管可以强化低温烟气的换热,但强化效果不明显;内螺纹管工质水侧的传热关联式Nu=0.009Re~(0.985)Pr~(0.4)(1.1×10~4Re2.3×10~4)。     

低气压下翅片管换热器空气侧换热特性的实验研究

为研究低气压环境下翅片管换热器空气侧的换热特性,对不同气压环境下空气侧流速和翅片间距对平翅片管换热器空气侧换热特性的影响进行了实验分析。实验环境气压范围为40～100 kPa,换热器迎面风速为1.0～3.5 m/s,翅片间距2～3 mm。研究表明:实验工况下环境气压40 kPa时空气侧传热因子仅为常压下的30.42%～46.41%;低气压环境空气侧流速和翅片间距对空气侧换热的影响趋势与常压数据基本保持一致;不改变换热器结构,环境气压的变化仅影响空气物性,而对空气的流动状态的影响不大;翅片间距影响随Re的减小和环境气压的降低而减弱,两种翅片间距模型空气侧传热因子平均差异在环境气压为100 kPa时为12.07%,40 kPa时缩小为3.00%。     

燃准东煤锅炉辐射受热面的灰沉积特性

建立了与气固两相流动燃烧模型相耦合的飞灰沉积模型,对一台660 MW超临界锅炉燃用准东五彩湾煤时的飞灰沉积特性进行了数值模拟,并且讨论了烟气流速和灰颗粒粒径对飞灰沉积速率的影响规律.结果表明:在BMCR工况下,炉膛辐射受热面上的飞灰颗粒沉积分布主要集中在高度为30～45 m处的区域,且各墙的沉积分布规律呈现出相似性;烟气流速为9.5～12.5 m/s时,辐射受热面上的飞灰沉积速率与烟气流速成正比;烟气流速大于12.5 m/s时,辐射受热面上的飞灰沉积速率与烟气流速成反比;辐射受热面上飞灰颗粒的沉积速率的整体变化趋势是随灰颗粒粒径的增大而增大的.     

汽车空调暖风系统平行流换热器换热性能研究

平行流换热器以其结构紧凑、换热效率高的特点已广泛应用于汽车空调中.简要介绍了汽车空调暖风系统平行流换热器结构,采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对平行流换热器的换热性能进行了分析,比较了空气侧风速和水流量对其换热量和流动阻力的影响.模拟结果表明:在增加相同百分比的情况下,增加空气侧风速比增加水流量对换热器换热量的影响大16%左右,但增加空气侧风速和水流量对换热器换热能力的影响均有限;随着风速的提高,换热量增加率逐渐减小,而空气侧阻力增加率越来越大;随着水流量增加,水侧压降增大非常明显;但两者增加对空气侧出口温度影响均不明显.     

椭圆形换热单管积灰特性的数值模拟研究

椭圆形换热管作为一种强化换热元件,在抗积灰性能方面具有一定优势.本文基于ANSYS FLUENT软件平台建立了一套模拟程序,针对椭圆形换热单管的积灰特性展开了数值模拟研究.重点研究了换热管的椭圆度、烟气流速以及飞灰颗粒粒径对飞灰沉积特性的影响.研究表明,当换热管的椭圆度在1～2之间变化时,5～100μm粒径的颗粒沉积率...     

两种波纹通道内周期性充分发展对流换热的数值研究

应用数值方法研究了流体在正弦型和三角型两种波纹通道内周期性充分发展的层流流动与换热特性,分析了恒壁温条件下,雷诺数Re对流动与换热性能的影响,并对两种通道的摩擦阻力系数厂与努谢尔特数Nu分别进行了比较。结果表明：两种通道流动阻力的相对大小因雷诺数Re的大小而异;正弦型波纹通道的换热速率比三角型通道的换热速率大,因此换热器通道表面的选择应综合考虑。     

翅片参数对开缝翅片管换热器换热与阻力性能的影响

在模化试验验证的基础上,通过数值模拟,获得了翅片间距P_f及开缝数量n_s对开缝翅片管换热器性能的影响规律:n_s≤6时,翅片侧Nu和流动阻力均随着P_f增大而减小;n_s6时,翅片侧Nu随P_f增大先减小后增大,而阻力逐渐降低;P_f=3.51～3.97 mm时,随n_s增大,阻力逐渐增大,n_s=4～6时,翅片侧Nu逐渐增大,n_s=6～8时,翅片侧Nu变化较小;P_f=3.97～4.43 mm时,n_s由4片增加至8片,翅片侧Nu和阻力均逐渐增大。根据不同结构的开缝翅片管换热器的综合流动换热性能,提出了P_f与n_s的最佳组合。     

湿烟气在开孔翅片管外凝结换热数值模拟

为高效回收湿烟气全热并对烟气冷凝换热设备进行优化设计,以设计的紧凑式开孔翅片管换热器为对象,采用欧拉壁膜(EWF)模型与组分输运模型耦合研究低温烟气在翅片管换热器中的凝结换热规律。数值模拟得到的凝结速率及对流凝结换热系数与实验结果最大偏差分别为13.4%和10.9%。结果表明：对流凝结换热系数随入口水蒸气质量分数和烟气流速增大以及管壁温降低而增大,翅片开孔可以起到均压、破坏温度边界层、截断液膜、加快凝结液排出进而强化传热的作用,基于模拟拟合的关于改进雅各布数J的烟气对流凝结关联式与实验数据平均相对误差为13.1%,模拟关联式对于90%的实验结果预测误差在-20%～+20%以内。     

三维变形管管内积灰特性数值模拟研究

烟气中的高灰分、高黏度、高腐蚀性成分不可避免地造成换热器烟气侧换热面积灰结垢的问题,如何有效解决这些问题一直是烟气换热器研究的焦点之一.三维变形管内的螺旋流增强了管内流体的湍动程度从而实现强化传热,基于其内部灰尘受气流携带而处于湍动便不易沉积的特点,本文通过数值模拟的方法探讨了三维变形管几何参数、粒径、气体流速对灰尘颗...     

基于低温烟气余热回收的纵翅片换热管性能模拟研究

纵翅片换热管是一种适合于低温烟气余热回收的换热部件,翅片的结构参数对管外烟气的换热性能和流动性能的影响较大。文中对三种不同高宽比的基管模型在六种不同入口速度下管外侧流体流动和传热特性进行数值模拟研究,研究结果表明:在相同雷诺数下,高宽比为1的基管模型换热性能最好,高宽比为2的基管模型进出口压降最小。进出口压降和平均对流换热系数随入口速度的增加而增大,因此在选择换热管入口烟气流速时,应在压降被允许的情况下,尽量选择较高的入口流速。