椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

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。     

非对称翅片管换热器传热和阻力特性的数值分析

基于COMSOL软件建立了一种非对称翅片管换热器的三维模型,对空气侧的流动和传热特性进行了数值研究,与平直翅片管换热器进行对比,并进一步分析了不同雷诺数下交错角β对非对称翅片管换热器性能的影响.结果表明:在Re为3 239~9 700内,与平直翅片管换热器相比,非对称翅片管换热器的传热因子增大,平均增大量为13.95%,阻力因子减小,且随着Re增大其减小效果更加明显,平均减小量为4.80%;以MJF作为评价标准,且其他结构参数不变时,β=30°时MJF最大,换热器的综合性能最好.     

百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响的研究进展

百叶窗翅片作为换热器主要翅片形式之一,其结构对空气侧流动换热特性有着重要影响。本文总结了近年来国内外在百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响方面的研究,包括翅片间距、翅片高度、翅片厚度、翅片深度、百叶窗间距及开窗角度对空气侧换热系数、压降、流动效率、传热因子和摩擦因子的影响。研究表明:传热因子随开窗角度和翅片深度的增加而增大,随翅片间距的增加而减小;摩擦因子随开窗角度的增大而增大,随百叶窗间距的增大而减小;其中,开窗角度与翅片深度分别是影响空气侧流动和换热的最主要因素。最后,在百叶窗结构的基础上,提出了对翅片表面进行处理以及使用新型翅片结构等途径来进一步强化空气侧流动换热的建议。     

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%。     

翅片管换热器积灰对空气侧传热和压降影响的实验研究

文章选取室外实际运行的翅片管换热器,在采样分析其表面沉积粉尘粒度的基础上,搭建换热器积灰实验台,以平直翅片管换热器为测试样件,研究积灰对换热器空气侧传热和压降的影响。结果表明,换热器表面不同位置沉积粉尘的粒径分布规律相近,沉积粉尘的粒径集中分布在1～100μm;换热器空气侧积灰对压降的影响大于对换热的影响;高风速能够减小积灰对换热器空气侧传热和压降的影响,当风速从1.5 m/s增大到3.0m/s,空气侧污垢热阻减小54%,压降增幅减小18.3%;换热器稳定后的空气侧污垢热阻及压降增幅,在低风速时随粉尘粒径的增大而减小,高风速时随粉尘粒径的增大而增大。     

翅片间距对平直翅片管换热器传热与阻力特性影响试验研究

为了获得翅片间距Pf对平直翅片管换热器的传热与阻力特性的影响规律,根据相似模化原理对3种不同Pf的平直翅片管换热器进行了试验研究。结果表明:雷诺数Rea在4 000~8 000范围内,努赛尔数Nua数随Rea的增大而增加,欧拉数Eua随Rea的增大而降低;同一Rea下,Nua随Pf减小而增加,但增加不明显,Eua随Pf增大而降低;同一Rea下,Pf越大,综合流动传热性能越好,但实际换热面积会减小,需综合考虑。研究成果可为汽轮发电机平直翅片管换热器的结构和性能优化提供依据。     

利用寒冷空气自然冷量的翅片管式换热器设计与分析

为了充分利用我国西北地区冬季丰富的自然冷量,设计了能够利用冷空气对盐水降温的翅片管式换热器。对换热器进行了结构设计,采用计算流体动力学Fluent软件对换热器空气侧的温度场和速度场进行了模拟,分析了空气流量和盐水流量变化对传热性能的影响。结果表明:当环境温度变化时,换热器空气侧的温度场和速度场整体分布较为均匀;总传热系数随空气流量和盐水流量的增加而增大,但幅度越来越小;实际换热量随空气流量的增加先增大后减小,随盐水流量的增加逐渐增大,但幅度越来越小。     

圆弧型开缝翅片管空气冷却器传热与阻力特性试验研究

对3种不同翅片间距的圆弧型开缝翅片管空气冷却器进行试验研究,得到迎面风速在1.0~3.0 m/s空气侧传热与阻力特性变化规律,分析了迎面风速、翅片间距对换热器传热与阻力特性的影响;雷诺数Re在1200~3800,综合性能指标随着Re的增大而增大;当Re1800时,Pf=1.7 mm的综合流动传热性能最好,当Re1800时,Pf=2.5 mm的综合流动传热性能最好;圆弧型开缝翅片管的综合流动传热性能比平直翅片管高。     

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%.     

涂层导热系数变化对换热器传热的影响

采用换热器效能法,对不同种类换热器进行校核计算,研究换热工质为气气、气液、液液时,不同种类换热器的换热性能随涂层导热系数的变化趋势。结果表明,各种换热器的总传热系数皆随涂层导热系数的增加而增大,且在不同低温侧流体雷诺数下增加程度不同,雷诺数越大,增加程度越大。设定涂层厚度为200μm,涂层导热热阻所占比例随着涂层导热系数的增加在平板式空气预热器中的减小量最小,当冷流体雷诺数为8156时,从4.72%减小为0.25%,在可拆卸板式换热器中的减小量最大,当冷流体雷诺数为2843时,从53.4%减小为3.7%。当冷流体侧雷诺数取最大时,在平板式空气预热器、列管式省煤器和可拆卸板式换热器中,涂层导热系数分别达到0.175、0.922和31.5 W?(m?K)-1时,可以使换热器换热负荷达到设计值的99%。     

双向开缝翅片管换热器传热与阻力特性试验研究

开缝翅片管换热器是在平直翅片管换热器基础上发展而来的强化传热管型,在空调、电站间接空冷系统等的传热设备中具有广阔的应用前景。为获得运行工况变化对双向开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响,进行了模化试验研究,获得了在进口水温相同的条件下,随着试件进口风温的升高,传热系数和空气侧流动阻力均减小的规律;在进口风温相同的情况下,随着进口水温的升高,对传热系数的影响不大,可以忽略不计,而空气侧流动阻力随之增大。     

凝结水对换热器空气侧热质传递影响的数值研究

为了深入研究析湿工况下换热器空气侧热质传递与阻力特性,运用Fluent软件及其UDF自编程的方法对湿工况下翅片管换热器的翅片表面冷凝过程进行数值研究。研究表明,Nu数随入口相对湿度和Re数的增大而增大,f随入口相对湿度增大而增大,随Re增大而减小;且相较于实验值,Nu和f模拟值最大误差分别为23.95%和15.01%,最小误差分别为6.67%和7.06%。     

室外翅片管换热器的设计对空气源燃气机热泵系统性能的影响

研究了翅片管换热器的流路布置和支路数对空气源燃气机热泵系统性能的影响,研究结果表明:采用逆交叉流的流程布置方式空气源燃气机热泵的性能最好,而采用顺流的流程布置方式最差,与顺流相比,采用逆交叉流的流程布置方式空气源燃气机热泵性能提高了10%左右.翅片管换热器支路数采用14路比采用7路时空气源燃气机热泵性能提高了7%左右.因此,翅片管换热器的设计对空气源燃气机热泵系统性能有较大的影响,合理设计翅片管换热器对提高空气源燃气机热泵的性能起到了一定的作用.     

不同纵向涡发生器流动传热的数值模拟

利用三维数值模拟的方法对带有3种异形纵向涡发生器的H型翅片椭圆管换热器的空气侧流动传热特性进行研究。基于H型翅片椭圆管束,讨论了在不同雷诺数下,纵向涡发生器的摆放位置、摆放攻角和形状对空气侧流动传热的影响。研究表明:纵向涡发生器能够将高能量的流体引向流速较低的壁面区域,使冷热流体之间的混合加剧,增强流体的湍流动能,进而达到强化传热的效果;与无纵向涡发生器的管束相比,带纵向涡发生器管束的传热效果有明显的提高;当纵向涡发生器后置时,换热器的传热效果最优;在雷诺数相同,攻角为30°时,流体的传热性能和阻力特性均达到最优;相同攻角摆放时,椭圆角矩形发生器的传热性能和阻力因子均优于其他两种形式的发生器。研究结果为烟气余热回收系统换热器传热性能强化提供理论依据。     

基于CFD的波纹片传热和流动特性的数值模拟

以翅片管换热器翅片结构为研究对象,分析不同翅片厚度和波纹角度时流体在换热器中的流动与换热情况。构建三维数学模型,利用CFD数值模拟了雷诺数为200800范围内,波纹锯齿翅片厚度为0.10.2mm,波纹角度为12°、15°、18°时对翅片的流动及传热因子的影响模拟。结果表明:翅片越薄,波纹角越小,其f因子和j因子越小。但是j因子的变化远小于f因子变化,得到当翅片厚度在0.11mm,波纹角在12°时,j/f因子达到最合适值。     

椭圆钎焊与双金属轧制翅片管传热与阻力性能的试验对比

对椭圆钎焊翅片管和双金属轧制翅片管换热器的传热及阻力性能进行试验对比研究,试验得到了一系列工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,给出了相应的传热系数、流动阻力曲线。从总传热系数中分离出管外空气侧的对流换热系数,得到了具有一定应用价值的管外换热的计算关联式;拟合得到了管外阻力计算关联式。结果表明:椭圆钎焊翅片管比双金属轧制翅片管的传热系数约高9%,管外换热系数约高17%,且管外空气流动阻力约低11%。     

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。     

椭圆翅片管空冷器流动传热特性的研究

用稳态的恒壁温法对3个椭圆翅片管空冷器和1个圆翅片管空冷器的传热和阻力特性进行了研究,得到空冷器空气侧的传热与阻力性能,在相同的迎风面流速下,椭圆翅片管比圆翅片管空气侧换热系数约大3－7倍;在相同的换热系数下,椭圆翅片管比圆翅片管的压降低。     

波纹翅片管换热器空气侧传热与流动特性的数值研究

应用三维数值模拟的方法对1～5排波纹翅片管换热器空气侧传热与流动特性进行了研究,并通过实验验证了模型的可靠性。得出了不同Re数下管排数、管径尺寸与换热系数及空气侧压降的关系。利用场协同原理对不同Re数下空气侧换热特性进行了分析,即从流场和温度场相互配合的角度审视对流换热机制。