绕花丝管内插物对蒸汽——空气混合物系凝结换热性能的影响

对蒸汽在竖直管内的凝结换热进行了实验研究。实验表明，含有不凝性气体（空气时，蒸汽在光管内的凝结换热性能显著下降，而当蒸汽流速增大时，下降程度减小，进一步证实了现有的理论结果。特别是，实验发现，当管内插入大空隙率花丝元件时，能显著改善不凝性气体对蒸汽凝结换热的不利影响。此结果将对非共沸制冷工质的广泛使用产生深远影响。     

多孔体通道内流动特性实验研究

对低Ｒｅ数下装有绕花丝内插物的管道流动特性进行了实验研究，拍摄了流型照片，对其强化换热机理进行了分析，这种强化换热方法可有效降低临界Ｒｅ数。     

钛波槽管水平管外凝结换热的实验研究

在常压条件下,对水平钛波槽管管外凝结换热及流阻特性进行了实验研究.在实验参数范围内,5号波槽管的总传热系数为光管的1.54～1.64倍,而管内水阻约为光管的3.39～4.42倍.通过对实验数据的回归分析,得到了管内对流换热、管外凝结换热及阻力系数的实验关联式.在管径及壁厚一定的条件下,波槽管的节距和槽深有一个最佳组合.根据实验结果,推荐最佳结构参数为(ψ)=0.001 35～0.003 606.结果表明,钛波槽管是实现船用冷凝器小型化较为理想的强化管管型.     

竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性

管内蒸汽凝结换热过程中,凝结形成的液膜是影响换热效果的主要因素。针对竖直圆管内的蒸汽凝结,基于边界层理论,考虑蒸汽流动引起的剪切力,建立了液膜的物理及数学模型,对于竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布规律及换热特性进行了研究。通过给定初始条件进行了计算,结果表明,液膜沿管壁向下流动过程中其厚度逐渐增加,换热性能逐渐降低。同时分析了入口蒸汽流量、入口蒸汽温度、管壁温度及管径等主要参数对换热性能的影响,且计算结果与实验相符,并优于Nusselt模型。为强化凝结换热过程的研究提供了理论基础。     

表面增强型强化传热管换热特性实验研究

对制冷工质R22在表面增强型强化传热管外的凝结与沸腾换热进行实验研究.实验分别使用4根不同几何参数的表面增强型蒸发强化传热管和3根不同几何参数的表面增强型凝结强化管.实验结果表明:管内水流速为0.3~1.3 m/s范围内,4根蒸发管中2#管和4#管换热性能最好;管内水流速为0.4~2.0 m/s,3根冷凝管中2#管换热性能最佳.     

R134a在水平蒸发管内热进口效应及周向壁温分布的研究

在低沸点工质换热试验台上对Ｒ１３４ａ进行光管、强化管内水平流动的沸腾换热试验，分析讨论了热进口效应以及周向壁面的温度分布。     

无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热与阻力特性的实验研究

对内斜齿螺旋槽管强化传热机理进行了理论分析，用实验方法研究了水在三种不同管径的内斜齿螺旋槽管内的流动和换热特性，测得了不同工况下的表面传热系数和动摩擦因数，拟合出所测参数范围内的动摩擦因数，和Nusselt数准则方程，并与相同管径光管的换热效果进行了比较。结果表明：无论在哪种工况下，内斜齿螺旋槽管的换热性能优于相同管径的光管。     

无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热与阻力特性的实验研究

对内斜齿螺旋槽管强化传热机理进行了理论分析 .用实验方法研究了水在三种不同管径的内斜齿螺旋槽管内的流动和换热特性 ,测得了不同工况下的表面传热系数和动摩擦因数 ,拟合出所测参数范围内的动摩擦因数f和Nusselt数准则方程 ,并与相同管径光管的换热效果进行了比较 .结果表明 :无论在哪种工况下 ,内斜齿螺旋槽管的换热性能优于相同管径的光管 .     

水平涟漪纹管及光管管内冷凝换热机理实验研究

实验研究了制冷剂R410A在两种管径(9.52 mm和12.7 mm)的光管和涟漪纹管(1EHT管)管内冷凝换热特性,并根据部分工况下的流型对管内冷凝的换热机理进行了分析。实验中控制冷凝饱和温度为45℃,制冷剂流速范围为100～450 kg·(m²·s)^-1,干度控制在0.1～0.9之间。通过光管实验结果与预测关联式预测的对比表明,使用的单相和冷凝关联式都可以在较小的误差范围内预测实验数据,Hajal流型图可以准确的预测光管的流态,证实了实验设施的可靠性。实验结果表明：随着实验中制冷剂质量流速和干度的增加,光管和涟漪纹管的换热系数都随之增加且涟漪纹管的换热系数是光管的1.15～2.05倍。较小的管径可以通过影响制冷剂的流动状态进而提升换热系数来提高传热效率。     

内置螺旋线圈换热管换热分析及数值模拟

概述了螺旋线圈装置的强化传热原理。通过建立光管和内置螺旋线圈换热管的三维流动模型,利用Fluent软件以黏性流体变压器油为研究对象对换热管内速度场、温度场、压力场以及换热过程进行了数值模拟。对比两种模拟结果表明,内置螺旋线圈的换热管内流体流动比较复杂,流体在近壁面处呈明显的螺旋流动,流体的径向速度和切向速度都有提高。总的来说,换热管内布置了螺旋线圈以后流体在其中的流动比在光管内有更强的湍流度,且能够打破流体的速度边界层,增强了流体的对流换热,极大提高了传热系数。     

不同入口流速下生物质锅炉尾部烟气凝结的数值研究

生物质燃料燃烧后所产生的烟气中含有大量的水蒸气, 在锅炉尾部添加冷凝换热器回收冷凝热可以有效提高系统热效率。选用的生物质燃料烟气中水蒸气的体积分数为27.9%, 基于Mixture模型并选用Lee模型作为冷凝传质模型对尾部烟气凝结的传热传质特性进行了数值模拟研究。假设流动为稳态, 湍流模型采用标准k－ε模型, 求解选用Simple算法, 研究了烟气侧不同入口流速下(1~4 m/s)温度场、流场及液态水体积分数的变化规律, 对翅片管换热器的表面传热系数及换热量进行了对比分析。计算结果表明, 随着入口流速的增加, 烟气出口温度逐渐升高, 壁面凝结速率不断增大, 而冷凝水量逐渐减少, 同时翅片管换热器的表面传热系数及换热量逐渐增加。     

管内插入螺旋线的降膜蒸发传热性能研究

提出了管内插入螺旋线的竖管降膜蒸发传热强化方法，并通过实验探讨了液膜雷诺数、传热温差和螺旋线插入物的结构参数对降膜蒸发传热性能的影响。结果表明，插入螺旋线与光管相比，传热膜系数可提高20％以上。     

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。     

渗层不锈钢管束表面真空下换热特性的实验分析

为了探究在真空条件下材料表面特性对蒸汽凝结换热的影响机理,从实验和凝结理论两个方面入手探索了在真空条件下渗层不锈钢管束壁面蒸汽凝结的换热特性。在真空条件下进行对比实验,实验结果表明,渗层不锈钢管束的凝结换热性能明显优于普通铜管束,且随着真空的提高,效果更为显著,最高提升幅度可达77％。进而从真空对蒸汽的流场、非冷凝气体的热阻及其固相和液相间的界面能差三个部分论证了真空度的提升有利于冷凝液滴的形成和凝结换热效果的提升,与实验结果相符。     

Condensation heat transfer characteristics of vapor flow in vertical small-diameter tube with variable wall temperature

To explore the condensation characteristics of vapor flow inside vertical small-diameter tubes, the classical Nusselt theory is revised and an analytical model with variable tube wall temperature is established by considering the effect of surface tension exerted by condensate film bending as well as the effect of shear stress on vapor-liquid interface. The effects of various factors including tube wall temperature and gravity on flow condensation in small-diameter tubes are analyzed theoretically to show the heat transfer characteristics. Comparison with the experimental data indicates that the proposed analytical model is fit to reveal the fundamental characteristics of flow condensation heat transfer in vertical small-diameter tube.     

相变蓄热电暖器的制作及性能测试

针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,开发了一种在低谷电时段蓄热、在用电高峰时放热的相变蓄热电暖器。此装置采用电加热管直接加热,为了强化内部传热,在设备中加装了内翅片,实验结果表明内翅片起到很好的强化传热作用。测出了充放热过程设备中相变蓄热材料温度和出风温度,绘制了相变材料温度及出风温度随时间的变化曲线,由此曲线可明显看出材料的相变过程。通过对测试结果分析可知,此设备具有体积小、蓄热量大、放热温度均匀、便于控制等特点。可在低谷时段蓄热,在用电高峰时放热,起到了降低用户费用,充分利用电力资源的作用,此设备适合用于替代以往部分电采暖设备。     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

翅片盘管式相变储热器传热性能研究

翅片盘管可以强化盘管外侧的换热.本文研制了一种翅片盘管式相变储热器,以石蜡R54为相变材料,在3组不同流量工况下,分别对3种不同翅片间距的储热器进行了实验研究,分析了其不同工况下的温度分布和传热系数情况,得出了该类型相变储热器的储热效率及传热系数与流量成正比、与翅片间距成反比的结论.     

Thermal analysis of a solar parabolic trough receiver tube with porous insert optimized by coupling genetic algorithm and CFD

In this paper, the heat transfer enhancement in a solar parabolic trough receiver tube with porous insert and non-uniform heat flux condition was investigated. A new optimization method, which couples genetic algorithm (GA) and computational fluid dynamics (CFD) based on Socket communication, was proposed to optimize the configuration of porous insert. After the acquisition of the optimal porous inserts, some performance evaluation criterions such as synergy angle, entransy dissipation and exergy loss were introduced to discuss the heat transfer performance of the enhanced receiver tubes (ERTs) with optimal and referenced porous inserts. The results showed that, for a large range of properties of porous insert (including porosity and thermal conductivity) and Reynolds number, the heat-transfer performance of ERT with porous insert optimized by GA is always higher than that of the referenced ERTs. Better heat-transfer performance can further improve the solar-to-thermal energy conversion efficiency and mechanical property of the solar parabolic trough receiver. When some porous materials with high thermal conductivity are adopted, ERT can simultaneously obtain perfect thermal and thermo-hydraulic performance with using the same optimized porous insert, which cannot be achieved by using the referenced porous insert. In the view of those introduced evaluation criterions, using the optimized porous insert can obtain better synergy performance and lesser irreversibility of heat transfer than using the referenced porous insert. Entransy dissipation per unit energy transferred and exergy loss rate have equivalent effects on the evaluation of irreversibility of heat transfer process. These evaluation criterions can be used as optimization goals for enhancing the comprehensive performance of the solar parabolic trough receiver.     

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。