波纹几何参数对人字形板式换热器内流动形态的影响机理

应用数值计算软件对人字形波纹板式换热器内板片间的流场进行了模拟．模拟结果验证了相关文献关于波纹倾角β对波纹板片间流体流动形态的影响规律：随着波纹倾角β由小变大，通道中的流动形态由“两组交叉流”转变成“曲折流”；模拟结果还发现波纹倾角β不是影响人字形板式换热器内流动形态的唯一因素，人字形波纹的其它几何参数也套影响到流体的流动形态．从流体沿波纹方向的流体动量分量和流动阻力共同作用的角度，探讨了波纹几何参数对人字形波纹板片间流体流动形态的影响机理．     

水在波纹板间结冰过程的数值模拟

在空调新风机组中采用空气一水板式换热器代替翅片管式换热器,可防止我国三北地区由于采暖初期与末期热媒的温度偏低,翅片管式换热器加热0℃以下的空气时易结冰,影响正常工作的现象发生.空气一水波纹板式换热器利用波纹板片之间形成三维复杂流道,流体以较小的流速在其间流动就可形成湍流,湍流的形成带来剧烈的能量掺混可有效防止冰层在波纹表面的形成.利用FLUENT软件Solidification/Melting模型分别模拟了静态水与动态水在波纹板间的三维结冰过程,揭示了波纹板式换热器的波纹板片流道结构形式可有效防止流水结冰现象的发生,为相关产品的开发与优化提供依据.     

有机朗肯循环系统蒸发器的性能研究

针对以R245fa为工质的朗肯循环系统,运用Aspen换热器设计模拟软件,对该系统常用的满液式、降膜式和板式蒸发器进行结构设计和性能分析.在相同工况参数下,对比3种蒸发器的尺寸、造价和综合传热因子,结果表明:板式蒸发器最适用于有机朗肯循环系统.模拟改变波纹倾角β、板片厚度d及板间距l时蒸发器内工质预热、蒸发、过热3个阶段传热过程,得出人字形板片结构对蒸发器传热系数、压降的影响规律.     

板式换热器新评价标准分析

基于熵产最小化原理的换热器优化方法,以及Tondeur和Kvaalen研究的熵产均匀性与换热器性能之间存在的联系,提出了熵产均匀性系数这一概念,利用熵产均匀性系数优化不同波纹角度的复合人字形板式换热器.结果表明:无论是基于熵产均匀性标准的优化结果还是基于强化换热综合性能评价标准的优化结果,β为30°和70°的复合人字形板式换热器性能都是最好;随着雷诺数的增加,由流动阻力产生的熵产占总熵产的比重不断增加;相同雷诺数下,波纹倾斜角度大的的复合人字形板式换热器的阻力熵产所占比重较大.     

换热器新评价标准——火积耗散均匀性系数

定义了火积耗散均匀性系数,选用倾角β=30°～70°的复合人字形板式换热器为研究对象,利用三维CFD数值模拟软件ANSYS-CFX模拟分析换热器的火积耗散率、火用损失率以及系统火积耗散均匀性.结果表明:相同流量时,β=30°的复合人字形板式换热器的火用损失率最少;相同换热量时,β=30°的复合人字形板式换热器的火积耗散率最小;相同传热单元数与有效度时,β=30°的复合人字形板式换热器的火积耗散率最小且系统火积耗散均匀性最优.     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

T型管内两相流分配特性数值模拟

T型管内气液两相流分配不均易导致换热器偏流和受热不均。为了优化T型管内气液两相流流动,以FLUENT为模拟软件,以流体流动参数和管子几何结构为研究变量,对T型管内流体流动进行数值模拟。发现流体入口液相体积分数越大,入口速度越小,液滴粒径越小,越利于流体均布;同时支管衔接处采取弯管结构较直管结构优越,其中入口速度对流体分布影响最明显,速度相差3个数值即可优化两个出口液相体积分数比差10%左右。结果表明,相应改变流体流动参数和管子几何结构能有效优化T型管内流体流动。     

人字形双流道板式换热器的性能优化分析

为研究波高对冷热双流道板式换热器的影响,对不同紊流状态下正弦人字形换热器进行了三维建模,利用 ANSYS Fluent 软件对冷热流道内换热器的换热和流动特性进行了数值模拟分析,得到了不同湍流强度下换热器内部温度、速度、压力场的分布特性,并分析了典型波纹倾角、波距情况下,不同波高对换热器平均壁面努塞尔系数（Nu）及摩擦因子的影响。结果表明：①雷诺数增加使得换热器内部热交换性能提升,换热死区面积减小,压力增大;②入口流速的增加使得 Nu 随之增大,但也使沿程阻力增加,入口流速 0.4 ~ 0.8 m/s时换热器换热性能良好;③ Nu 随波高呈线性增加趋势,考虑到沉淀结垢及摩擦因子随波高变化,建议波高4 ~ 5 mm 为宜。     

大型纵流壳程换热器三维流动与传热数值模拟

针对目前弓形折流板管壳式换热器采用分布阻力、容积多孔度等概念来计算壳程流体流动的方法 ,根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点 ,探讨了大型纵流壳程换热器数值模拟的简化计算问题 ,提出了几何原型周期段模型简化计算法和四管模型简化计算法 ,以解决大型纵流壳程换热器数值模拟问题 .并应用本文提出的简化计算法 ,应用通用CFD软件FLUENT对纵流壳程换热器不同结构参数时的流动与传热进行了数值模拟 ,得到了换热器流场与温度场的细观信息 ,为纵流壳程换热器的结构优化设计和开发新颖换热器提供了依据     

板式换热器波纹通道内流动与传热的数学模型及其求解

建立了描述平直波流型板式换热器中流动和传热的数学模型，并进行了数位模拟，得出了波纹板流场与温度场的分布。     

拼装式板式换热器在辐射供冷暖中的应用

探讨拼装式板式换热器在辐射供冷暖工程中的应用及换热工况匹配等问题,根据不同的工况选择不同的板片结构进行工况匹配.结果表明,用于辐射供冷暖工程时,应同时考虑板片的换热性能和流动性能.虽然辐射供冷暖系统均属于大流量、小温差的换热工况,但辐射供冷系统的换热温差及单位面积质量流量小于辐射供暖系统.长宽比大、波纹高度小、间距小及角度大的板型较为适用;而辐射供暖系统更适合采用长宽比小、波纹高度大、间距大及角度小的板型.     

空气在不同高度波纹流道内的流阻与传热的数值分析

空气-水波纹板式加热器采用不同于传统的肋片管式加热器的设计方法,传热面为一次表面,与传热介质接触的表面直接参与传热过程,具有结构紧凑、高效的特点,可将其用于空调机组加热器、热风幕等场合.利用流体力学软件FLUENT对空气侧的不同高度波纹流道内的流阻与传热过程进行模拟计算,通过比较表面摩擦系数f与传热因子j,表明波纹高度是影响空气在波纹流道内的流阻与传热过程的重要因素,结果可为进一步优化设计空气-水波纹板式加热器提供重要参考.     

气液并流通过波纹筛板填料的流体力学性能

脉冲流是堆叠筛板填料中的一种特殊流型，因其具有较高的传质传热效率而受到关注。本文从强化气液相互作用、扩展脉冲流操作区域的角度提出波纹筛板填料，并通过实验研究了三种规格波纹板填料中的两相流压降特性和脉冲流行为。结果表明，与普通筛板填料相比，波纹板填料中脉冲流的操作范围显著扩展、脉冲流强度也同时增强；突出特点是，脉冲流的出现有一起始液量，且该起始液量随着孔径的减小而减小，筛孔较大的两种波纹板填料中出现脉冲流的起始液量相较于普通筛板显著降低，三种波纹筛板脉冲流操作区域的上限气量均显著提高。波纹板填料中两相流压降的变化以及操作参数、孔径及开孔率等结构参数的影响规律类似于普通筛板填料，两相流压降随着气、液流量的增加而增大，随着板数的增加呈线性增加关系；筛板孔径和填料开孔率的减小都导致压降的增加，二者影响的显著性是相对的且与两相流量有关；由于流动不规则性增强，波纹板单板压降同比高于普通筛板。综合实验数据，提出了波纹筛板填料的干、湿板阻力系数关联式和脉冲流操作区域的上、下限气、液相雷诺数关联式，其预测值与实验结果相对偏差均在15%以内，可供波纹板堆叠填料的应用设计参考。     

基于变分渐近法的双周期梯形波纹板等效模型

双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构，现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少，限制了该结构的推广应用。针对该问题，以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象，利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态，通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明：由于形貌变化，双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低，弯曲刚度增加；随着凸起间距的增大和板高度的减小，波纹板的拉伸刚度逐渐增大，弯曲刚度逐渐降低；而随着板厚度和腰部长度的增加，弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况，由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近（通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证），可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等，能有效减少计算量和节省计算资源。     

螺旋槽管内流动换热场协同分析

运用数值模拟结合场协同原理,对螺旋槽管内充分发展湍流的流动和换热进行了分析。模拟以空气为工质,管壁温度恒定,分别选取了4种不同的螺纹节距和螺纹高度组成的16组结构参数。讨论了螺纹凸起,以及螺纹节距、螺纹高度变化对螺旋槽管场协同性能和强化传热能力的影响。结果表明：利用场协同原理,可以解释结构参数的变化对螺旋槽管传热效果的影响,并能够对强化传热元件的结构优化提供指导。通过对比,模拟所得Nu数与实验所得Nu数关联公式的计算结果基本一致。     

设置三角形阻流件的通道内传热强化数值研究

对常物性流体在通道内的周期性充分发展层流对流换热特性进行了二维数值计算分析 ,所研究的通道是由两平行平板和交错布置于两平行平板上的多个三角形阻流件构成 .讨论了不同Pr数和不同Re数下阻流件高度、顶角和间距对换热系数的影响状况 .     

页岩气测试平台积液原因及排液对策研究

在页岩气排液测试阶段,井口压力、温度较高,采出气中含有大量的饱和水,影响测试平台内工艺设备和采气管线的正常运行.基于此,对饱和水进行现场取样与测试分析,探究测试平台的积液原因.针对积液原因,提出了在波纹板分离器前安装间壁式换热器的方案,以降低波纹板分离器入口的气流温度和饱和水质量浓度,并采用Fluent软件对换热管内部...     

板式换热器触点分布对换热阻力性能的影响

为进一步提升人字形板式换热器的综合性能,对其触点分布进行研究,得到触点分布与下层波峰线到板换长度方向对称轴的距离L的关系式。通过数值模拟,分析人字形板式换热器单流道模型L改变时,换热和阻力的变化情况。随着L的变化,第一层触点位置周期性变化,压降与Nu数均呈现周期性变化,在半周期位置获得最小值;面积质量因子j／f的变化也呈现周期性,趋势和压降、Nu数变化相反,由于流场分布的均匀程度不同,j／f在半周期位置获得最大值。触点分布对换热阻力的影响,随着Re的增大而逐渐增大。结果表明:选择L为半周期时,可以在板式换热器的3个基本参数不变的情况下,进一步提高板换的综合性能。