闭式冷却塔蒸发冷却盘管传热传质性能研究

蒸发冷却盘管在闭式冷却系统中广泛应用,基于Poppe法构建了新型闭式冷却塔蒸发冷却盘管模块的传热传质模型,给出了冷却盘管管内无相变、管内冷凝传热系数、管外膜传热系数、管外喷淋水膜到空气的传质系数以及管内流体和管外空气压降的计算方法和经验公式。采用MATLAB和Aspen HYSYS软件编写了多种工况下的蒸发冷却盘管设计和校核计算程序,将水气逆流模块程序计算结果与Hasan实验台试验结果进行比较,管内冷却水、管外喷淋水膜沿管程的温度分布高度吻合,误差均低于5%。在此基础上分析了管内冷却介质质量流量、喷淋水质量流量、风量和空气湿球温度对蒸发冷却盘管热力性能的影响,得到各运行参数对蒸发冷却盘管总传热系数、冷却效率、运行压降及热负荷的影响规律,可为闭式冷却塔运行优化提供理论依据。     

考虑湿润比和横向对流的降膜吸收过程的数值模拟及分析

针对以溴化锂水溶液为工质的水平管吸收器，考虑湿润比和横向对流作用，建立了描述水平管外表面的降膜流动吸收传热传质耦合过程的数学模型。采用涡量流函数法求解，得到了考虑横向对流和湿润比时的液膜内部参数分布。模拟计算及分析的结果表明，横向对流可以强化传热传质效果；湿润比降低则吸收性能变差；吸收器传热系数和换热量随溶液喷淋密度增大而增大，而传质系数和吸收速率则先增大后减小，存在最佳喷淋密度。     

空气-水蒸气混合气体在换热圆管内外冷凝相变数值研究

为提高相变热交换器的传热性能,应用Fluent软件分别对空气-水蒸气混合气体在换热圆管内、外的冷凝换热进行数值模拟。气液两相流采用体积函数法模型,水蒸气在空气中的扩散采用组分运输模型,水蒸气冷凝的相变模型采用Knudsen相变系数模型。分析了冷凝相变流场,研究了空气质量分数对冷凝相变过程的影响。结果表明,水蒸气的冷凝需经过对流区、组分扩散区、液膜阻力区;传热系数随混合气体中空气质量分数的增加而降低,随混合气体流速的增大而升高;当换热圆管内空气质量分数为0.3时,传热系数相比纯蒸汽冷凝降低50%;在相同工作条件下,蒸汽于管内发生冷凝的传热系数较于管外低68.4%。     

波纹管结构参数对传热性能影响

分别以不同规格的波纹管为模型,应用FLUENT软件对湍流流动状态下波纹管内的传热进行模拟,分析了流体流动状态和波纹管几何结构参数对传热系数的影响。结果表明,波纹管的壁面平均传热系数随着入口雷诺数的增加而增大;与光滑管相比,在低雷诺数的情况下,波纹管传热强化效率随雷诺数的增大而增大,而随着雷诺数的进一步提高,波纹管的强化传热效果逐步减弱;当波纹管的外径与内径的比值在1.25~1.40时,其传热强化效果最好。     

正弦型波纹换热管传热特性实验研究

为满足高效换热器的开发研制需要, 在波纹管的基础上, 改进其表面形状, 提出了正弦型波纹换热管, 并采用套管式传热实验台, 在较低雷诺数 (1 800相似文献   

扁管管内流动与传热的三维数值模拟

通过数值计算考察了几种扁管和普通圆管的管内流动与传热性能。计算时采用标准k-ε模型。结果表明,在换热管入口质量流量相同且壁面温度恒定时,扁管的表面传热系数和进出口温差均高于圆管,说明扁管是一种强化传热元件。扁管的压降比普通圆管的高,所以实际应用中应综合考虑流量大小和扁管的承压能力。     

竖管降膜结构变量对液膜流动特性的影响

液膜蒸发冷却过程是一个传热、传质相互耦合的复杂过程,为研究竖管降膜蒸发冷却器中竖管结构对降膜分布的影响,采用流体模拟软件对影响竖直管内气液两相逆流的环缝隙宽度、空气进口宽度和管长进行数值模拟,分析了液膜厚度、x方向分速度和努塞尔数的变化规律。研究结果表明,液膜的波峰与波谷分别对应着x方向分速度的波谷与波峰。在一定的喷淋量下,环缝隙宽度增大时,液膜分布先稳定后趋于波动;空气进口增大时,液膜的波动程度是增大的;就管长而言,液膜的波动程度是逐渐增大的,在管长大于等于0.7 m后,液膜无法完整润湿壁面,管壁出现干斑。这3个结构因素中,管长对液膜的传热性能和分布性影响最大。     

波纹管换热器的研究及工业应用

采用油、水、水蒸气对波纹管换热器的传热和流动阻力性能进行了试验研究。结果表明，波纹管换热器的总传热系数比光管高1．5倍以上。根据试验数据关联出了波纹管换热器膜传热系数和压力降的计算公式，并在长岭炼油化工总厂、上海石油化工股份有限公司进行的工业试验中验证了关联式的可靠性，同时也证实了波纹管换热器的高效性。目前扬子石化股份有限公司、大连西太平洋石油化工有限公司等大量采用了波纹管换热器，取得了明显的经济效益。     

折流元件及其间距对螺旋缩放波纹管管外冷凝强化传热性能的影响

研究了水平螺旋缩放波纹管管外的冷凝传热性能,考察了两种折流元件及其间距对总传热系数和冷凝传热膜系数的影响。实验结果表明,折流栅换热器优于折流板换热器,并且在折流栅间距为200mm时获得最好的传热效果,相对折流板换热器,折流栅换热器的总传热系数和冷凝传热膜系数最大分别可提高50%及142%。     

波纹管传热特性的数值模拟与实验研究

针对管壳式换热器的流动与传热设计长期以来依靠实验方法,应用于波纹管管壁温度测量存在误差,造成换热系数不准确,而仅仅利用软件模拟考察其性能,又往往导致模拟参数缺少必要依据而失真的状况,将2种方法结合起来,研究探讨了波纹管强化传热规律和阻垢机理。研究结果表明:(1)波纹管的阻垢性能和强化传热效果要明显优于光管,其数值约为1.5倍;(2)波纹管之间不同的结构尺寸对其主要性能具有一定影响,且波峰与波距之比较大的其性能要优;(3)管内流动规律的数值模拟结果与实验结果吻合。     

横摇工况下FLNG绕管式换热器降膜流动换热数值模拟研究

绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义.本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热...     

波纹管管内流动规律与数值模拟研究

鉴于国内外对波纹管换热器的流动和传热特性局限在实验研究和理论研究的现状,提出采用数值模拟方法对换热管管内流场和温度场进行研究。采用有限体积法对控制方程组进行离散化,应用二阶迎风离散对流项,应用SIMPLE算法进行压力修正。结果表明,在相同当量直径和雷诺数条件下波纹管比光管具有更好的传热作用和协同作用;波纹管的尺寸参数φ对其强化传热具有显著影响;由于波纹管在其波峰、波谷处产生二次涡流破坏与扰动边界层,其在较低的雷诺数下就能提前达到湍流流动,所以波纹管具有节能和防垢作用。     

几种换热管在电场强化对流实验中传热性能比较

对水平光管、横纹管、螺旋槽管、花瓣管在电场强化（EHD）单管试验中进行对流传热实验,蒸汽走管程,空气走壳程。实验结果表明：在相同的雷诺数下,施加电场后,传热膜系数和阻力系数都有一定的提高,其中花瓣管的强化效率指标最大,达到1．98,在电压为30kV时,花瓣管外电场强化作用最明显,强化系数达2．76。     

波节管管内换热与阻力特性的实验研究

为使波节管换热器在石化企业推广应用 ,利用实际型实验装置对 4种不同几何尺寸波节管的换热和阻力特性进行了实验研究。结果表明 ,波节的存在增加了对流体流动的扰动 ,提高了波节管的换热能力 ;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加。在低雷诺数下 ,波节管的换热系数与阻力性能比明显好于光管 ;在高雷诺数下 ,两者的换热系数与阻力性能比非常接近。在低雷诺数 (Re <30 0 0 )和高雷诺数 (Re >70 0 0 )时 ,波节管的换热与阻力综合性能比较理想     

波纹管内流动与传热三维数值模拟

应用三维变物性层流模型及低雷诺数湍流模型分别对波纹管及光管管内流动与传热性能进行了模拟研究,并通过实验结果进行了验证。数值模拟表明,所研究的波纹管内层流向湍流过渡的雷诺数范围为600～800,波纹管的波纹起伏使得管内的流动变得复杂,产生了有利于传热强化的二次涡流。在低雷诺数下波纹管的综合传热性能不及光管,而在高雷诺数下。波纹管综合传热性能逐渐得到改善。通过数值计算获得了波纹管最优波纹高度参数为ε=1.16。     

影响脂肪酸降膜蒸发传热的因素

在垂直降膜管上进行脂肪酸混合物降膜蒸发传热的实验研究,分析了进料流量、热通量和操作压力等因素对传热性能的影响,实验结果表明,在层流情况下,流量的增加不利传统,热通量和操作压力的增加对表面蒸发传热有利,并得到垂直管内降膜蒸传热系数的实用关联式:h^*=4.107Re^-0.9477。     

高温熔盐在螺旋槽管内传热特性的试验研究

以熔盐为传热介质对不同几何参数的螺旋槽管内的传热特性进行了试验研究,结果表明,与光管相比,螺旋槽管可以有效提高管内传热系数,且槽深的增加有利于强化传热。工作温度较高时,熔盐粘度低而流动阻力小,螺旋槽管的强化传热效果更为突出。通过多元线性回归法得到高粘度和低粘度熔盐在螺旋槽管内努塞尔数的准则方程式,为吸热器的工程设计提供了理论依据。     

LNG空温式气化器传热问题的研究进展

空温式气化器在运行过程中的传热恶化问题有可能会带来灾难性的后果,是液化天然气再气化过程中必须要重视和解决的难题。为此,在全面回顾和总结空温式气化器传热问题研究成果及现状的基础上,重点阐述了管内流动沸腾传热特点及其传热系数关联式的发展,分析了管外结霜过程及其对空温式气化器换热性能的影响,对当前气化器研究所面临的问题进行了梳理和总结,并对进一步解决传热恶化问题的研究方向进行了展望。研究结果表明:①以甲烷为主的多组分烷烃混合有机物的管内流动沸腾是未来的研究难点;②对于LNG竖直管内的流动沸腾试验还需要开展更加深入的研究,除了热流密度、干度、质量流量以外,还应包括入口压力、管径、管长以及内壁面粗糙度的影响;③管外结霜是造成气化器传热恶化的主要原因;④完善低温表面抑霜技术是改善气化器传热恶化的重点,对于空温式气化器设计、制造以及运行均具有普遍的理论指导意义;⑤疏水材料的抑霜除霜剂比亲水材料的抑霜除霜剂更加适用于空温式气化器。结论认为,该研究成果有助于破解空温式气化器传热恶化难题。     

基于非平衡热力学模型的管内沸腾过程模拟

为了更准确地模拟壁面沸腾过程,根据Lavievile非平衡热力学模型对沸腾流动的壁面热流率进行了划分,通过调节函数结合Sato模型修正了沸腾流动中的混合k ε模型,建立了同时适用于管内过冷沸腾与整体沸腾流动阶段的曳力模型。使用上述模型对环状竖直管内沸腾流动过程进行数值模拟,计算结果与实验值吻合,可以用来模拟整个管内沸腾流动过程。数值模拟显示,沸腾流动可以明显增大管壁的传热系数,但当管壁处蒸气体积分数超过06时,会出现传热恶化现象。