矩形微槽道内磁纳米流体传热的流阻特性研究

以去离子水和质量分数为0.5%的Fe3O4-水磁性纳米流体为工质,对其在高为2mm、宽为0.6mm的铝制矩形微槽中的两相传热的流动阻力特性进行了实验研究。实验结果表明,去离子水和磁流体作为换热工质时,两相流压降都会随着热流密度的增大而增加;相同质量流速下,磁流体的两相流压降比去离子水的两相流压降大;对于磁流体工质,当质量流速和热流密度一定时,施加磁场作用后两相压降增加,且随着磁场强度的增加,两相压降也有所增加。     

表面强化传热对固定床费-托合成的影响

采用小型池沸腾实验装置研究普通光滑管、表面多孔管和T型槽管的沸腾特性,考察反应管的结构参数对沸腾传热的影响规律,并在中型装置上分别采用普通光滑管、多孔表面管和T型槽管3种形式的反应器,研究了强化传热对固定床费-托合成性能的影响。结果表明:在小型池沸腾实验装置上,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能明显优于普通光滑管,能降低起始沸腾过热度,使得沸腾现象较普通光滑管提早发生,但在不同的热流密度范围,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能不同;表面多孔管和T型槽管反应器均可以改善费-托合成性能,表面多孔管在低转化率时强化传热效果不明显,但随热流密度增加,传热性能得到改善,催化剂床层温度分布趋于均匀,T型槽管对反应的促进效果更明显,在相同反应条件下,CO转化率增加,C_5~+选择性提高;与多孔表面管相比,T型槽管可以显著提高管外介质对管壁的给热系数,使反应管的传热得到强化。     

水平管外沸腾强化换热的数值模拟与场协同分析

应用FLUENT软件对制冷剂R134a在光管和横纹槽管水平管外沸腾传热进行了三维数值模拟,得到了其饱和泡状沸腾过程中体积含气率的分布规律,并比较了它们的换热系数.结果表明,横纹槽管外侧能够很好地强化沸腾传热.此外,还通过改变边界条件分析了质量流量、热流密度的变化对横纹管管外沸腾换热系数的影响.最后应用场协同理论,从局部换热角度分析了其强化机理,研究表明,横纹槽管水平管外沸腾换热得到强化是由于其凹槽前后的速度场与温度梯度场之间夹角更小、协同程度更好的缘故.     

微结构表面沸腾传热的数值模拟

采用Fluent VOF方法研究了微圆柱形孔腔结构(如直径、深度及间距等)变化的沸腾传热过程。实验结果表明,当孔腔深度小于0.08 mm时,沸腾传热系数随着孔腔深度的增加而增大,反之沸腾传热系数减小;孔腔直径小于0.08 mm时,沸腾传热系数亦随着孔腔半径的增加而增大,反之沸腾传热系数也减小;孔腔间距越小,传热系数的峰值越大即传热效果越好,气泡的产生、聚合和脱离过程明显;孔腔间距越大,气泡的发生频率越高,气泡间的相互影响减弱,但孔腔直径为0.05 mm时,孔腔间距越小,传热系数的峰值和气泡的发生频率反而降低。     

换热器内自转螺旋扭带除盐防垢研究

传热设备普遍存在不同程度的结垢而导致其传热效果下降,为实现传热管的自动清洗,进行了传热管内自转扰流元件在不同流速下的传热强化及除盐保洁技术的模拟试验研究。依据结晶动力学原理设计模拟试验方案,采用38mm×3mm×2000mm不锈钢管内通NH4Cl热饱和溶液,管外加碳钢套管通冷却水冷却,传热管内分别采用钢丝螺旋结构和塑料扭带进行试验。试验结果表明,在流体雷诺数Re不超过43000的情况下,同等试验条件时,钢丝螺旋结构和塑料扭带在达到平衡时的总传热系数分别比空管提高224%和273%,且塑料扭带除盐效果优于钢丝螺旋结构,可以实现长期连续生产。     

以水为工质的EHD与脉动流混合强化对流传热数值研究

对EHD及脉动流在换热圆管中的混合作用进行了数值模拟。模拟结果表明,EHD与脉动流对对流换热具有一定的复合强化作用,无电场情况下,脉动流单独作用对圆管中的对流换热没有明显的影响,加入电场后,脉动流能够在EHD强化换热的基础上提供额外的传热增益,对流传热系数增益幅度在2.7%左右,增益效果受脉动幅度影响显著,但几乎不受脉动频率的影响。     

换热器EHD强化空气对流传热及其动力学分析

以空气为实验工质,对以光管、横纹管为传热管的管束换热器强制对流传热进行了高压电场强化(EHD)实验研究,得到了努塞尔数与雷诺数,传热强化系数与外加电场电压的关系曲线,验证了外加高压电场对管束换热器对流传热有一定的强化效果。还对实验采集及数值模拟所得的壳程压力波动信号进行了最大李雅普诺夫指数计算和分析,从动力学的角度研究了EHD强化传热机理。结果表明,当有高压电场作用时,换热器传热系统较易出现混沌,从而强化传热。     

螺纹管折流杆重沸器流体力学性能与沸腾传热试验研究

介绍了折流杆流动沸腾和流动冷凝的两相流理论分析以及螺纹管折流杆强化传热试验 ,并与池沸腾、光管折流杆管束沸腾传热进行了对比试验 ,其强化传热倍数最高可达 2 3倍     

表面改性高效热管传热性能实验研究

为了提高重力热管的传热能力,通过蒸发段烧结粉末多孔层和冷凝段进行Ni-P化学镀层来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。自制热管并搭建热管传热性能测试实验装置,改变加热功率,计算在不同热流密度下的传热系数,并分析烧结粉末多孔层和Ni-P化学镀层对重力热管管内沸腾和凝结换热的强化机理。实验结果表明,与普通重力热管相比,表面改性高效热管的蒸发段平均传热系数提高了48%~73%,冷凝段平均传热系数提高了26%~47%。     

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。     

模拟深水井筒中流速对传热影响的实验研究

为研究深水低温环境下油气开发过程中井筒内的传热规律,提高深水低温环境井筒内温度的计算精度,以深水油气流动模拟实验系统中的低温冷却传热实验装置为平台,进行了模拟深水低温环境下的冷却传热实验和气液两相流传热实验。根据对流传热准则方程,数据回归得到深水低温情况下的模拟井筒内对流传热关系式。实验结果表明,在模拟深水低温环境下,流体管内对流传热系数主要受流速的影响,且层流时流速对传热的影响更明显;气液两相流时,不同流型管内对流传热系数不同的根本原因是各流型流动结构不同,液体流速是影响传热的主要因素。     

采用烧结Ni微纤多孔结构材料的微型换热器及其性能

采用烧结Ni微纤多孔结构材料(简称Ni微纤)制备了微型换热器,对其传热和流动性能进行了研究,考察了微型换热器结构对传热系数及流动阻力的影响。实验结果表明,填充Ni微纤能显著强化微型换热器的传热性能,比相同条件下空流道微型换热器的体积传热系数提高了2倍多;降低Ni微纤的孔隙率和减小流道深度可显著提高微型换热器的传热性能,但导致换热器的压降增加;采用导热系数高和厚度小的紫铜换热片有利于提高微型换热器的传热性能。Ni微纤孔隙率为95.1%、流道深度为0.3mm、换热紫铜片厚度为0.1mm、水的体积流量为14.6L/h时,微型换热器的体积传热系数高达40.0MW/(m3.K),面积传热系数可达20kW/(m2.K),压降约为0.2MPa。     

Heat Transfer in Turbulent Liquid-solid Flow Considering the Interparticle Collision Effect

Abstract

A turbulent liquid-solid suspension upward flow in a vertical pipe is simulated numerically using the Eulerian-Lagrangian approach. Particle-particle and particle-wall collisions are simulated based on the deterministic approach. The model considers the thermal turbulent field characteristics and includes k _θ-τ_θ equation model, in addition to the k-τ model for two-phase flow. Numerical model validation was performed for an upward pipe liquid-solid flow with constant wall heat flux. Variations of the heat transfer coefficient by the loading ratio, the particle density, and the particle diameter are studied. It is observed that particle to liquid density has a dominant effect on turbulence and heat transfer characteristics.     

波纹管管内降膜流动与传热特性的研究

应用CFD软件模拟分析流体在竖波纹管和竖直圆管内的降膜流动情况,采用立式蒸发式冷凝器试验平台,在不同喷淋密度下,测量温度和流量等参数,计算波纹管管内各相间传热传质系数,并与相同参数(流速、温度)条件下圆管管内传热传质系数进行比较。模拟结果表明,在相同的喷淋密度下,波纹管竖管内水膜分布较圆管均匀;试验结果表明,随着喷淋密度在一定范围内增加,水膜传热系数、空气-水当量传热系数、总传热传质系数均增大,且波纹管的传热性能明显优于圆管。     

无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究

某无折流板热交换器的换热管采用扭曲扁管,其扭曲扁管截面短长轴比bi／ai=0．6,扭曲比S／de=13．22、扭矩S=230mm。以水为介质,对此无折流板热交换器管、壳程传热和流阻性能进行试验研究,并与光管热交换器进行比较。结果表明,随着雷诺数的增大,扭曲扁管管程传热系数比同型号光管提高32．18％,管程压降也迅速增加;壳程传热系数有所下降,压降也明显降低。     

CO2井筒相变流动温度压力计算模型研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。CO2流体在气液相变段的流动属于两相流动,目前常用的计算方法均未考虑该气液混合段的两相流计算。文章从传热学及两相流理论出发,建立了井筒流体相变过程中温度、压力分布的耦合计算新模型;考虑沸腾传热和凝结传热的影响,对流体相变过程中井筒总传热系数进行了修正。该模型主要创新在于可以对CO2流体相变过程中气液混合段的温度、压力进行求解,并能对该混合段气液组分含量变化的动态过程进行计算。运用此模型对吉林油田H75-29-7井压力、温度、质量含气率进行了计算,计算结果与实测结果对比显示本模型计算精度较高。     

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。     

气体缩放管传热优化及其肋高确定

对光滑圆管与粗糙管内的湍流流动及传热边界层进行了分析,通过实验比较了三种不同肋高（1.1,1.25,1.6mm）的气体缩放管的热阻力性能以及传热综合因子随雷诺数（Re）的变化关系.结果表明,在气体换热的场合下,在直径为44mm的缩放管中,肋高为1.25mm时,粗糙高度与流动过渡区的厚度相当,可获得缩放管的最佳综合传热性能,其传热性能与肋高为1.6mm的缩放管相当,而阻力与肋高为1.1mm的缩放管相比升幅不大;肋高为1.1mm的缩放管未能对边界层造成充分扰动,强化传热性能不佳;肋高为1.6mm的缩放管对湍流主区产生了扰动,阻力升幅过大.     

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。