恒热流时污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的分析

基于热力学第一、二定律,在恒热流工况下分析了污垢对管内对流换热过程热力学性能的影响,提出了一项在恒热流工况下反映污垢对管内流换热过程热力学性能影响的指标-无因次熵产相对增加数;讨论了管内流体雷诺数（无污垢时）和无因次热流密度等参数对无因次熵产相对增加数的影响。研究结果表明,该指标不仅能反映污垢对管内传热过程的影响,而且能反映污垢对管内流动过程的影响,而由污垢层导热所引起的熵产在管内传热过程总的熵产中占有重要的地位,同时,还把结果与恒壁温时的有关结果进行了比较。     

考虑污垢时换热器热力学性能的评价

在分析污垢对换热器传热性能影响的基础上,在考虑污垢时采用Ｙｏｎｇ损率这一指标对换热器的热力学性能进行了评价,讨论了传热数和冷热流体热容量率比对其性能的影响,并把结果与不考虑污垢时的情况进行了比较,得到了一些有益的结论。     

管内强化换热元件综合热力性能分析及评价

针对强化换热元件的综合热力性能分析和评价问题,基于过程熵产分析的统一分析方法建立了管内综合热力性能分析方程,并以管内强化传热介绍了其应用。结果表明：该方法物理意义明确,简单易用,依据其不仅可通过参数分析获得各种方式的能量综合利用效果,而且还可依据其确定合理的流动工况参数、结构参数和合理的强化形式。图7参6     

基于FLUENT的换热管换热性能分析

通过几种不同结构的换热管,利用FLUENT软件的SIMPLE算法及κ-ε模型对换热管的换热特性进行了耦合换热仿真。主要分析了进口温度为385 K(112℃)时换热管内空气温度及压差的变化,仿真结果表明,换热管的综合换热能力与换热管的横截面积以及内通道突起有关,并给出了定性的分析结论,为设计综合性能更好的换热管提供了理论依据。     

管内强化对流换热的热力经济性分析

鉴于管内换热和阻力同步增长的事实,依据Ｗｅｂｂ指标对管内强化对流换热方式下传热和流阻的综合热力性能进行了推导,得到了热力性能指标Ｑ／ＱＳ、Ｐ／ＰＳ和Ｆ／ＦＳ与管内对流换热努氏数Ｎｕ和管内阻力系数λ之间的函数关系式。在此基础上,对螺旋槽管强化管内换热的热力性能进行了分析。     

内置螺旋弹簧换热管污垢性能的实验研究

建立污垢热阻实验系统,对光管和内置螺旋弹簧换热管进行污垢热阻实验,研究不同水质硬度、流体温度、流速对污垢形成过程的影响,比较两者的污垢性能。实验表明:随着水质硬度的提高,结垢速率加快,诱导期缩短,污垢热阻增加,但增至某硬度时,渐进污垢热阻出现下降现象;随着流体温度的提高,诱导期趋于消失,结垢速率加快,渐进污垢热阻增大;随着流速的提高,结垢速率减慢,诱导期延长,渐进污垢热阻减小。通过内置螺旋弹簧换热管与光管污垢热阻的对比,表明内置螺旋弹簧换热管具有一定的抗垢作用。     

管材种类和污垢对凝汽器传热性能的影响

用凝汽器热力计算中的分布计算公式,对电厂常用的黄铜管HSn70-1、钛管TA2、奥氏体不锈钢管304、317L,铁素体不锈钢管444、SEA-CURE(海优)进行了传热性能的计算,定量分析研究了管材的导热系数和污垢对凝汽器传热性能的影响。结果表明,尽管不同管材的导热系数相差数倍,常用管材凝汽器的总传热系数K差别一般不到6%,有污垢时差别进一步缩小;污垢热阻是控制热阻,0.015mm碳酸钙垢就占总热阻的50%以上,使K降低一半左右;管壁热阻占比最小,清洁时约为3%~11%,0.015mm碳酸钙垢时,约占总热阻的1.5%~6%。     

超临界CO2水平细微管内层流流动与换热的数值模拟

对超临界CO2在水平细微管内层流流动与换热进行了数值模拟.给出了冷却和加热条件下,细微管(d＜1.0 mm)内有代表性的速度、温度剖面,以及Nusselt数随流体温度的变化.研究表明超临界CO2在水平细微管内层流流动时,由于流体热物性随温度剧烈变化,浮升力的影响非常显著,加强了管内换热;且由于流体强变物性特点,只要流体和壁面存在温差,速度及无量纲温度分布就不断变化,充分发展流不可能达到.研究结果对超临界CO2高效紧凑式换热器的设计与优化有重要的意义.     

壳管式海水换热器污垢状况的Yong评价方法研究

分析了壳管式海水换热器管程结垢后换热强度及流动压降变化对换热器Yong损失的影响，提出了一种利用Yong损失系数评价换热器污垢状况的方法。该方法比通过检测污垢热阻评价换热器污垢状况的方法更全面，更简捷。     

环形通道内强化传热综合热力性能分析及评价

针对强化换热元件的综合热力性能分析和评价问题，建立了环形通道内强化传热综合能力性能分析方程，并以纵掠针肋套管换热元件强化传热为例介绍了其应用。     

二维串列双圆柱层流对流传热的数值分析

基于流场分析软件,结合UDF编程技术和动态网格技术,分别对二维串列放置的静止和振动的双圆柱在不同间距比时的对流传热特性进行了仿真分析.结果表明:二维串列双圆柱对流传热时,静止和振动条件下的间距比均存在一个临界值3.5,小于该临界值时,传热较弱,大于该临界值时,传热增强且随间距比的变化波动较小.在相同间距比下,振动时圆柱面平均Nu明显增大,对流传热能力显著提高.在不同间距比下,二维串列双圆柱绕流时,速度场和温度梯度场之间的协同程度不同,双圆柱的振动使场协同进一步得到改善,从而提高了双圆柱的对流传热能力.     

换热表面结垢对U型管蒸汽发生器传热性能的影响分析

U型管蒸汽发生器的壳侧沉积了来自二回路系统中的腐蚀产物,结垢导致热量聚积在金属换热管上,容易造成垢下热点腐蚀,危害设备安全。为了明确结垢对蒸汽发生器传热性能的影响,本研究基于仿真平台APROS建立了U型管蒸汽发生器的分布式模型,并根据已公开论文中的数据进行了模型准确性验证;推导了污垢热阻与表面换热系数之间的关系式,分析了不同结垢厚度、位置对U型管蒸汽发生器换热区域的传热管壁面温度、流体温度、传热系数、热流密度等的影响程度。研究结果表明：随着结垢程度的加剧,蒸汽发生器的换热效率不断降低,出口蒸汽品质不断下降;结垢对沸腾段换热效率的影响比对过冷段换热效率的影响更大。     

填充床内对流换热的数值研究

为研究空气流入高温填充床时小球直径和空气流速变化对填充床内对流换热和压力损失等的影响,利用孔隙尺度介观方法对顺序排列多孔介质小球的三维填充床进行数值计算,数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:填充床内固相和气相间存在热的非平衡性;当小球直径从2.8增大到5.6 mm时,在最高温度上游对流换热强度减小,在最高温度下游对流换热强度增大,同时,压力损失和最大无量纲速度减小;气体流速增大时,填充床内产生湍流运动。     

混合气体管内对流凝结传热研究

研究了混合气体在垂直圆管内的对流凝结传热。利用修正的膜模型与Nusselt凝结理论建立了换热数学模型，预测了壁面温度对膜厚度和界面温度的影响，计算了凝结液膜厚度，并与报相热阻法进行比较，研究结果表明该模型更接近实验果，提出了混合气体对流凝结换热与Nusselt凝结的不同。