家用燃气灶具冲击射流换热的实验研究

灶具强化冲击射流换热是燃气灶烟气与锅底换热的一部分。采用实验方法研究了燃气灶具中的冲击射流换热过程,主要考察了冲击射流雷诺数Re(400≤Re≤1 000)、无量纲喷嘴高度H/D(2≤H/D≤10)、无量纲喷嘴间距X_n/D(4≤X_n/D≤15)对局部以及平均对流换热系数的影响规律。结果表明:对流换热系数h随冲击射流雷诺数的增大而增大,随着无量纲喷嘴高度增大而减小,平均对流换热系数h_(avg)随着无量纲喷嘴间距X_n/D的增大而减小。拟合出圆孔阵列中心孔局部努塞尔数Nu的实验关联式Nu=f(Re,Pr,H/D,X_n/D),回归结果与实际测量值偏差在15%以内。     

椭圆断面厚壁螺旋管强化传热与流体阻力研究

对椭圆断面厚壁螺旋管进行了强化传热和流体阻力实验研究.结果表明,螺旋管的平均传热系数较光管有大幅度提高,最大为原来的2.2倍,其准则方程式为Nu=0 197Re0 625Pr0.4(104＜Re＜3.72×104)在雷诺数较低时,螺旋管的传热效果较好,流体阻力也较小,随着雷诺数的增大,流体阻力迅速增大.螺旋管强化传热和最佳工作区域在Re＜2×104范围内     

强迫与混合对流条件下水流顺掠冰柱传热特性

通过实验研究了对流与混合对流条件下水流顺掠冰柱融化过程的相界面移动规律及传热特性。改变冰柱初始尺寸、初始冰柱温度、水流速度与温度等参数,采用工业摄像机记录了冰柱相界面的移动规律,构建了影像实验数据与冰柱相界面传热系数之间的映射关系。通过对实验结果的分析与讨论,获得结论如下：不同速度条件下的平均相界面位置变化趋势相似,相界面随时间呈单调递减幂函数形式变化;平均对流换热系数随水流速度或水流温度的增加而增大,且平均对流换热系数随时间呈递增趋势变化;在不同水流速度或水流温度条件下,Nu 随着Gr／Re 2先增大经过最高点后再减小;获得了水流顺掠冰柱融化过程 Nu 与Gr 、Re 、Pr 及 Ste 之间的经验关联式。     

横掠椭圆管的换热和流动特性研究(英文)

对横掠不同长径比的椭圆管的换热和流动特性进行了研究。实验过程中考虑了8种不同类型的椭圆管,流动介质为空气。通过热质比拟和萘升华技术,获得了雷诺数在7000~65000范围内的局部和平均对流换热系数,通过比较不同类型椭圆管的实验结果,阐明了长径比k的影响,首次给出了Nu=f(k,Re,Pr)形式的实验关联式。同时,通过实验还获得了流动阻力系数。最后,使用油-灯黑可视化技术对横掠椭圆管的绕流特点进行了显示。结果表明,局部对流换热系数随长径比k变化,边界层的分离点随k的增大而向后移动。当k<6.0时,椭圆管的平均对流换热系数高于圆管;当k=6.0时,达到最大值,大约为圆管的1.6倍,同时,其阻力系数随着k的增大而减小;当k=2.0时,阻力系数约为圆管的60％。流型印证了实验结果的合理性。     

管内插入扭带的强化传热数值模拟

为了定量研究管内插入扭带的强化传热方式,建立了以空气为传热介质的管内插入扭带强化传热的套管式换热器模型,进行了数值模拟研究,与实验结果相比较,在高Re的紊流流动状态下,得出了非常一致的结果.研究表明,扭转比越小,传热效果越好,同时摩擦阻力系数越大;流体温度越高,辐射传热的效果越明显,传热效果越好;压力对传热效果的影响包含在Re和Pr中.     

倾斜螺旋片强化的套管换热器数值模拟

为了减小螺旋片强化的套管换热器的摩擦阻力系数f,提出倾斜螺旋片强化的方法.基于RNGk-ε模型对倾斜螺旋片强化的套管换热器进行模拟;将Re=2 362~16 860的螺旋升角α=35°,螺旋片倾斜角β=5°、10°、15°时的传热性能与光滑管以及α=35°的普通螺旋片强化管的传热性能进行对比;考察f、Nu和综合传热性能PEC值的变化规律;并运用火积耗散理论对传热性能进行分析.结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好,证明模拟方法是可行的;普通螺旋片和倾斜螺旋片均有强化传热的作用,与普通螺旋片相比,倾斜螺旋片能够有效地减小f,且对f的减小程度随着β的增大呈现先增大后减小的趋势,分别减小了1.7%~3.3%、12.5%~14.5%和6.3%~7.8%;Nu随着β的增大呈现先减小后增大的趋势,但变化不大;倾斜螺旋片的PEC值均高于普通螺旋片,当β=10°时PEC值最高,相对于普通螺旋片的1.26~1.62,增大到1.38~1.71;采用倾斜螺旋片强化的火积耗散率均低于采用普通螺旋片强化的火积耗散率,当β=10°时,火积耗散率最小,与等泵功条件下所得出的结论吻合.     

高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究

以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20 mm,实验流体温度控制在250~500℃,热流密度为180~470 kW/m2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热管内对流换热的Nu-Re关系,Nu随Re增加显著增大,实验Nu数普遍高于按Sieder-Tate关联式计算的值。分析了温度及热流密度对熔盐吸热管传热特性的影响,发现熔盐平均温度相同时,低热流密度下的Nu数大于高热流密度下的Nu数,同时实验结果显示高温高热流密度下熔盐吸热管的传热性能主要取决于熔盐流速,且高热流密度对传热过程中的温度影响非常显著。     

单相粘性液体在改进Hi型静态混合器中传热的研究

为了达到既使Hi型静态混合器具有较高的强化传热能力,又使其动力消耗少的目的,本文在Hi型元件的基础上对其结构给予改进,提出了改进Hi—Ⅰ型和改进Hi—Ⅱ型元件。在恒壁温条件下和Re=50～1000范围内对这两种改进Hi型和Hi型元件进行了流体阻力,传热和流态显示试验。得出f～Re、Nu～Re关联式。分析了各种影响因素和强化传热的机理,并且考查了中间室长度对传热和流体阻力的影响。得出f～(Re,η),Nu～(Re,η)关联式。本文对Hi型,改进Hi—Ⅰ型,改进Hi—Ⅱ型,Kenics型和Sulzer型元件的传热和流体阻力性能进行了评价,得出改进Hi—Ⅰ型元件传热能力比Hi型元件提高18％(等Re下),压力降下降50％(等Re下)。适当加长改进Hi—Ⅱ型元件的中间室,可使其综合经济指标优于Kenics型和Sulzer型元件。     

螺旋线圈强化管内单相流体传热的研究

研究了内插螺旋线圈的水平圆管内水的对流强化传热及流阻特性,探索了螺旋丝径不变,螺距变化对传热及流体阻力的影响;螺距不变,螺旋丝径变化对传热及流体阻力的影响.实验采用25mm×2mm的紫铜圆管,实验段长1.68m,管内走水,Re数的范围在3000～25000之间.通过对实验数据的多元线性回归,得到了传热与流体阻力的实验关联式,采用(Nus/Nu)3.5/(fs/f)作为评估传热与流阻性能的综合判据,实验结果表明在实验范围内,(Nus/Nu)3.5/(fs/f)的值在1.2～10.7之间,大于1,说明插入螺旋线圈有效地强化了管内传热.     

变截面管混合管束模型及关联式

根据流体力学和传热学基本理论,建立了无折流板（杆）变截面管混合管束纵向流管壳式换热器管程理论计算较通用模型.通过实验测得的数据,利用回归法得出了管程传热膜系数和阻力系数的关联式,最后得到变截面管管程传热和压降计算式.     

石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究

使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000~6 500范围内的对流换热系数。实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响。     

水平矩形通道内开孔折流板强化换热的实验研究

Re数在500～15000范围内，对矩形通道内交错布置多个开孔折流板的强化换热特性进行了实验研究，分析了开孔密度对通道强化换热的影响，并与设置不开孔折流板通道的实验结果进行了对比分析．实验结果表明：开孔折流板具有较好的强化换热效果，随着雷诺数Re的增加，换热效果逐步增强；同未开孔折流板相比，开孔密度为2．51％的折流板的强化换热效果最好，在测试的Re数范围内，其平均Nu可以增加59％，最大可以提高到2倍．最后，在实验数据基础上，关联得出了一个换热准则关联式，可以用作开发新型换热器的设计计算依据．     

热管性能评价准则探讨

传统评价热管的传热性能的方法是比较热管的等效导热系数(有效寻热系数、当量导热系数、相当导热系数)的大小,其不足之处是几何因素与传热因素混在一起来评定传热性能。为此,在剖析传统评价热管的传热性能的方法的基础上,提出了用等效对流换热系数来评价热管性能,等效对流换热系数客观地描述了热管综合的传热能力,其值的大小可以作为判断热管传热性能优劣的标准。同时建立了相应的理论模型,从而使对热管性能的评价更加完善、更加合理。     

间隔扇形凹穴型微通道流动与传热的数值模拟

用FLUENT软件模拟了三维间隔扇形凹穴型微通道流体层流流动与传热的情况,与等直径矩形微通道进行对比.结果表明:间隔扇形凹穴型微通道由于间隔段的存在降低了通道的整体压降,摩擦系数比f/f0<1;间隔段的长度明显影响微通道的传热性能,长度越长,传热恶化效果越明显.引入强化传热因子(Nu/Nu0)/(f/f0)0.290 9,当Re>200时通道1、2的(Nu/Nu0)/(f/f0)0.290 9均大于1,说明其综合传热性能优于矩形微通道.     

扰流子长度对强化管内液体传热性能的研究

为了寻求强化过渡流下液体传热的适宜扰流子长度，在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内，对粘度为１．２３ｍＰａ．ｓ的柴油进行了模拟工业实验，分别得出扰流子长度为０，１．０，１７．５，３．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ关联式，并对各种长度扰流子强化传热性能进行了评价。与工业应用现场标定结果对比证实了上述关联式的可靠性，说明选择适宜的扰流子长度，可获较大的管内对流传热系数而耗能较少。     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

方腔内水平和竖直平板自然对流换热的数值计算

本文对方腔内水平和竖直放置的平板自然对流换热进行了数值计算，并对计算结果进行了比较。对本文所计算的几何位置，水平放置时的平均Ｎｕ小于竖直放置时的平均Ｎｕ，本文还对平板竖直放置于腔内某一位置时的数值结果进行了回归，得到了Ｎｕ与Ｒａ的关联式为Ｎｕ＝０．３０１２Ｒａ０．２７１０。     

关于工业热管的回顾与展望

工业热管的研究和应用进展作了总结,并就工业热管的几个关键技术问题(相容性问题、热管内液-气相变现象及多相流过程与传热等等)作了概括性的分析,提出了延长工业热管使用寿命的以化学钝化和氧化除氢配合使用的方法,同时提出了提高工业热管换热系数和换热效率的最优方法.     

套管换热器换热特性的数值分析

采用三维模型数值模拟了套管的换热特性,分析了套管换热器出口位置、倾角对套管对流换热性能的影响,选择给出了部分截面上的温度、Nusselt数(Nu)和对流换热系数的分布.结果表明:套管出口位置对换热量有重要影响,而倾角对换热量影响很小;温度在热边界层内发生剧烈变化,外管壁面温度变化不明显;对流换热系数随雷诺数(Re)(2 650～10 800)的增加而增加.将Nu的计算结果与Kays和Leung的解析解作了比较,二者吻合很好.