R123在水平双侧强化管外池沸腾换热

对3根双侧高效强化管（管Ⅰ为Turbo-B型管,管Ⅱ、管Ⅲ为改进的Turbo-B型管）在饱和温度为12℃和10℃工况下进行了水平管外R123池沸腾换热的实验研究,采用Wilsan热阻分离法得到制冷剂侧沸腾换热表面传热系数,并对实验结果进行了热阻分析.实验结果表明：在同样条件下,3根强化管的管内对流换热表面传热系数是光管的2.8～3.1倍.在同样的热通量范围内,对于Turbo-B型管,R22池沸腾换热性能的强化效果比R123更明显.随后进行的热阻分析工作,有利于强化换热管的进一步开发.热阻分析表明：在实验范围内,管内外两侧的热阻基本相当,随着管内水流速的增加,管内水侧热阻所占比例降低,管外制冷剂侧热阻所占比例增大.对于沸腾高效强化管的开发,两侧的强化都是应该关注的.     

R22在水平双侧强化管外池沸腾换热

对2根双侧高效强化管(管I,管II)在饱和温度为9.6℃和5.8℃工况下进行了水平管外R22池沸腾换热实验研究,采用Wilson热阻分离法得到制冷剂侧沸腾换热表面传热系数,并对实验结果进行了热阻分析。实验结果表明:在同样条件下,2根强化管的管内对流换热表面传热系数是光管的2.2—2.8倍。在饱和温度为9.6℃时,管II的管外沸腾换热表面传热系数达到(2.2—3.4)×104W/(m2.K),高出光管一个量级。随后进行的热阻分析工作,有利于强化换热管的进一步开发。热阻分析表明:在实验范围内,管内外两侧的热阻基本相当,随着管内水流速的增加,管内水侧热阻所占比例降低,管外制冷剂侧热阻所占比例增大。对于沸腾高效强化管的开发,两侧的强化都是应该关注的。     

R410A在单管外池沸腾换热的理论及实验研究

在节能与环保双重压力下,研究高效换热器成为节能减排的一个重要方向。实验利用单管换热装置,研究在不同工况下,R410A在1根光管和3根双侧强化螺纹管外的池沸腾换热特性。结果表明：在实验研究范围内,提高R410A饱和温度更利于换热;换热管EX1和TLC的总换热系数分别是光管的1.82和1.74倍,EX1的总换热系数相比TLC提高5%,不同微肋结构中换热管EX1换热能力更好;在不同管径换热管中,EX2的水侧换热系数高于EX1,而EX1的制冷剂侧换热系数高于EX2;通过热阻分析可知,随着雷诺数的增大,制冷剂侧热阻是换热管强化的重点。     

3种管内强化管沸腾换热性能对比

对3种不同螺纹结构的强化管的管内沸腾换热性能进行对比实验研究, 采用R22为实验工质。3种强化管的内径和外径相同, 分别为6.9 mm和7.92 mm;管外均为光滑表面, 管内的强化结构参数则不同:螺纹的螺旋角变化范围为14°~18°, 螺纹高为0.15~0.22 mm, 螺纹槽宽度为0.1~0.2 mm。在给定进口和出口制冷剂的状态下, 通过改变管内工质的质量流速, 测试3根强化管的换热特性与质量流速的关系, 并进行性能对比。实验结果表明:3种螺纹管管内沸腾传热系数分别比光管高出60%~80%, 80%~120%和80%。分析认为, 当流动处于层状流或者层状流与环状流的过渡区时, 较大的螺旋角有利于换热;当流体处于环状流时, 较多的螺纹头数有利于换热。     

内壁填充环状金属泡沫的管内流动凝结换热

通过采用在圆管内壁填充环状金属泡沫的方法强化管内对流凝结换热,实验研究了制冷剂R134a在内壁填充环状金属泡沫管内的流动凝结的压降和换热,克服了完全填充金属泡沫管流动阻力大的缺点。用于计算传热系数的管壁温度通过热电偶测量得到。综合分析了质量流速和两相流体干度对流动凝结压降及传热系数的影响。研究结果表明内壁填充环状金属泡沫管压降远大于光管,压降随质量流速和干度的增加而迅速增大且呈非线性。通过壁面温度分布和温度波动对内壁填充环状金属泡沫管内的两相流型进行判别,发现影响该类强化管凝结换热的两种主要流型：分层流和环状流。内壁填充环状金属泡沫管的凝结传热系数大于光管,且随着质量流速和干度的增加传热系数增大,该类强化管流动凝结传热系数是光管的2倍左右。     

三维双侧强化管内R410A蒸发换热特性

研究R410A制冷剂在新研发的内径为11.07 mm的三维双侧强化管内的蒸发换热特性,并与相同直径的光管内蒸发换热特性进行了对比。实验段测试管长2 m,制冷剂质量流速范围为70～150 kg/（m²·s）,饱和温度维持在10 ℃,干度变化范围为0.1～0.9。分析了低质量流速低干度和低质量流速高干度区域内光管和强化管内传热特性。光管实验结果同4个蒸发关联式进行比较,结果表明关联式的预估值与95.48%的光管实验数据吻合误差在±20%以内。     

窄缝环形管内流动与传热实验研究Ⅰ.单相强制流动换热

对垂直窄缝 (窄缝尺寸规格分 1、1 5和 2 5mm 3种 )环形管内氟 1 1 3单相受迫对流换热进行了研究 ,环缝的加热方式采用热水逆流双面加热。详细介绍了实验装置、过程和方法。实验结果表明 ,窄缝环形管内单相流动换热的Nu数与普通圆管内层流公式计算值相差较大 ,不能套用传统的单相流动换热模型来计算管内的对流换热系数。根据实验数据 ,将修正的Dittus Boelter公式用于计算窄缝环形管内的Nu数 ,平均误差在 1 8 6%以内。     

水蒸气在内插螺旋丝竖直圆管内流动凝结的实验研究

引言螺旋丝是一种有效的传热强化元件，而且安装简便，使用灵活，Chiou〔1〕最先进行了研究．此后，不少学者进行了螺旋丝用于水平管内、水平管外的凝结换热及油类介质传热强化的研究，但对于竖直管内插螺旋丝的凝结换热的研究到目前还是空白．由于管内凝结换热的复杂性，对于换热规律的研究基本是以实验研究为主．其中较有代表性的是Shah〔2〕在综合了474个实验点基础上提出的适用于水平管、竖直管和倾斜管的管内凝结换热通用关联式．在理论解方面，较早且使用较为方便的是Carpenter和Colburn〔3〕提出的计算式．至于凝结换热强化管的传…     

R1234ze(E)与R134a在水平强化管外降膜蒸发实验对比

为研究HFOs制冷剂R1234ze(E)与HFCs制冷剂R134a在Y型翅内螺纹双侧强化管管外降膜蒸发的换热性能,搭建了水平管降膜蒸发换热性能测试实验台,分别在不同的管内水速、喷淋密度、热流密度以及蒸发温度条件下进行了实验,利用Wilson-Gnielinski图解法分离管内外的换热系数,得到了2种制冷工质管外降膜蒸发...     

CO_2管内流动沸腾换热模型评价研究

CO_2由于良好的环境特性和优良的热力学特性,被认为是一种理想的替代制冷剂。与传统制冷剂相比,CO_2有着十分不同的流动沸腾换热特性。然而现有的换热关联式都是基于各自的实验数据拟合得出,由于数据点太少和变量参数范围受限导致关联式的预测结果大相径庭。所以建立更加全面的CO_2管内流动沸腾换热数据库对不同换热模型进行对比分析,对于深入了解CO_2管内流动沸腾换热特性和研究更加准确的换热关联式具有重要意义。通过从24篇文献中搜集的4040个实验数据点对6个CO_2的管内流动沸腾换热模型进行对比分析,发现Fang(2013)关联式误差最低为10.6%,并绘制了气液相Reynolds数随管径的变化,气液相Reynolds数的变化的散点图以及Nusselt数随Bond数变化的趋势图,可为深入了解CO_2管内流动沸腾换热特性和将来研究更加准确的新型换热关联式提供参考。     

Development and evaluation of vipertex enhanced heat transfer tubes for use in fouling conditions

Heat transfer enhancement is important in the development of high performance thermal systems. Some enhanced tubes that are currently on the market are vulnerable to fouling. Economic and technical problems associated with fouling in process systems have been previously discussed in literature; however, they still require additional examination. Parameters that influence fouling include: surface geometry, surface temperature, surface material/finish, fluid dynamics, flow velocity and fluid properties. Vipertex? enhanced surfaces are optimized process surfaces that increase heat transfer through a combination of factors that include: increasing fluid turbulence, secondary flow development, disruption of the thermal boundary layer and increasing the heat transfer surface area. Vipertubes? that have been exposed to a fouling environment produce more heat transfer than smooth tubes exposed to the same fouling conditions; additionally there was less total fouling over a given time period. The reduction in the rate of fouling is the result of secondary flow patterns that form as a result of the patented Vipertex surface design. These secondary flows circulate near the tube surface and clean it; slowing down the buildup of materials. Vipertex EHT series tubes enhance heat transfer (even under fouling conditions), minimize operating costs and recover more energy than smooth tubes under the same conditions. These surfaces provide an opportunity to advance the design of various heat transfer products.     

制冷系统用新型水平管降膜蒸发

以R134a制冷循环为基础,将水平管降膜蒸发应用于蒸发器中,通过调节不同工况来研究其换热特性。其中热通量8～40 kW·m^-2,工质的喷淋量0.005～0.04 kg·m^-1·s^-1,以光滑管为基础,对针对降膜蒸发而设计的TJX、EX两种强化管进行了实验研究,并利用修正威尔逊法进行数据处理。分析表明,降膜蒸发换热特性主要与热通量和喷淋量有关,而随着热通量的增加,每根管型传热系数在遇到临界热通量点后呈现下降趋势。此外强化表面的传热系数要明显优于光滑管,特别是具有网格槽道设计的EX管。由于实验系统是一个制冷系统,含有润滑油,发现润滑油的存在明显降低了传热系数。最后在实验基础上对光滑管换热特性进行预测,并在此基础上提出强化管的修正系数。     

垂直U型管两相流流型和传热研究——(Ⅲ)用管内扰流子消除U型管沸腾传热恶化的研究

为解决大型合成氨装置U型管高压废热锅炉爆管问题,在P=106×10~5Pa压力下试验了三种管内扰流子结构型式,对消除U型管沸腾传热恶化具有很好的效果.试验确定了三种扰流子型式的阻力特性,得出了单相阻力系数与雷诺数的关系特性,用Chisholm方程求得了两相流摩擦压降倍率与含汽率关系,建立了关联式.在水-空气试验台上进行了扰流子的流型观察试验,建立了流型图.试验得出单头扰流片阻力最小,结构简单,建议用于U型管废热锅炉消除传热恶化,以确保废热锅炉的安全运行.     

微尺度通道内R134a的冷凝传热实验研究

建立采用射流冲击进行制冷剂冷却的冷凝传热实验系统,对当量直径为0.63 mm矩形微尺度通道内制冷剂R134a的冷凝传热特性进行研究。实验参数范围是制冷剂干度0~1,质量流率115~290 kg/(m²·s）,饱和压力0.35~0.5 MPa,实验获得了不同工况下微尺度通道的局部冷凝传热系数,并分析了制冷剂各参数对冷凝传热的影响。实验结果表明：冷凝过程中沿制冷剂流动方向,局部冷凝传热系数会随着干度减小而减小;在一定饱和压力下,局部冷凝传热系数与局部热通量相对应;冷凝传热系数随着饱和压力减小而增大。基于实验数据,整理出适用于本实验工况下微尺度通道内R134a的冷凝传热计算公式。     

Experimental study on thermo-hydraulic performances of nanofluids flowing through a corrugated tube filled with copper foam in heat exchange systems

Thermo-hydraulic characteristics of TiO₂-water nanofluids in thin-wall stainless steel test tubes (corrugated tube and circular tube) filled with copper foam (40 PPI) are experimentally investigated and compared with those in test tubes without copper foam. The effects of nanoparticle mass concentration on flow and heat transfer performances are investigated. In addition, the mutual restriction relationships between Reynolds number (Re), Nusselt number (Nu) and resistance coefficient (f) are discussed respectively. Also, the comprehensive coefficient of performance (CCP) between heat transfer and pressure drop is evaluated. The results show that core-enhancement region for heat transfer using experimental tubes filled with copper foam is notably different from that of tubes without copper foam. There is a corresponding Reynolds number (about Re=2400) for the maximum CCP of each condition. And the heat transfer can be enhanced dramatically and sustained at 8000 ≤ Re ≤ 12000.     

R134a/R125混合工质水平管外凝结换热

对纯工质R134a以及R134a/R125在三种不同组成比例下的混合工质,在光管和相同肋密度的二维及三维强化管外进行凝结换热试验研究。结果表明：R134a在光管外凝结表面传热系数与Nusselt数理论值的相对偏差均在±10%以内,R134a在光管及强化管外凝结表面传热系数变化趋势与Nusselt数理论解相一致。与纯R134a相比,含R125的混合工质管外凝结表面传热系数均所有下降;对于光管,含R125的混合工质管外凝结表面传热系数随壁面温差的增大而下降,但对于强化管,含6%及以上的R125混合工质,其凝结表面传热系数随壁面温差的增大而增大,有接近纯R134a凝结表面传热系数的趋势,表明混合工质凝结换热热阻分布与纯工质有较大差异。相同组分的工质,三维强化管凝结表面传热系数均高于二维强化管,二维强化管亦明显高于光管,在壁面温差为8 K时,强化管HT-3D、HT-2D相对于光管的传热强化倍率分别为9.83和7.85。     

不同倾角螺旋叶片转子综合传热性能数值模拟

对叶片倾角在30°～60°之间的7种开槽螺旋叶片转子的湍流流动与传热特性进行了数值模拟研究。数值模拟采用RNG 湍流模型,采用SIMPLE算法进行速度和压力的耦合,对管内壁面采用强化壁面处理法。选取管程入口流量为2.6 m3/h时管程中部截面的速度场、温度场和湍流强度进行了分析,结果表明,开槽螺旋叶片转子可在换热管内引起旋流,增强管内流体湍动,促进对流传热。考虑转子引起传热和阻力两方面因素,采用综合评价指标PEC对7种不同倾角转子进行比较,叶片倾角为60°的开槽螺旋叶片转子具有较好的综合传热性能。