波纹形内翅片管对流换热实验研究及其应用

通过实验的方法研究了一种新型波纹形内翅片换热管的对流换热和阻力特性,建立了所测Re范围内对流换热和阻力实验关联式,并且在相同质量流量、相同泵功率、相同阻力降的条件下比较了该翅片管与普通光管之间的传热效果.与类似的波纹管的换热效果进行了比较,结果表明,新型波纹形内翅片换热管具有较好的换热效果,特别是在较低Re条件下,效果更加明显.     

轧槽管内单相对流强化换热及阻力特性的实验研究

通过实验对不同规格的轧槽管进行了强迫对流换热和阻力特性的研究。根据工程需要，选用适当的准则对这些管子的强化换热性能进行了评价，在实验范围内得出了最佳管型。     

具有浇注缺陷的扰流柱流动与换热特性的对比分析

采用数值模拟方法对两种具有浇注缺陷的扰流柱通道的换热和流动阻力特性进行了模拟,重点研究了断裂结构和束腰结构扰流柱的影响,并与完整扰流柱通道进行了比较。结果表明所研究的扰流柱通道与完整扰流柱通道相比,其换热效果和压力损失系数相差不大。具有断裂结构和束腰结构的扰流柱减轻了叶片的重量,降低加工精度,对通道的流动和换热特性的影响不大,甚至具有一定的强化传热作用。     

径向错列翅片管内凝结对流换热数值模拟分析

采用数值模拟方法,对径向错列翅片管内含不凝结气体水蒸气的凝结对流换热及阻力特性进行了综合分析。将编写的自定义函数(UDF)导入ANSYS FLUENT软件,对新型强化管传热性能和阻力性能进行了数值模拟,并根据管长方向壁面上蒸汽质量分数的变化情况,讨论分析了凝结过程中翅片管传热性能的变化规律。分析结果表明:与光管相比,内翅片管的强化传热效果随翅数增多、翅片换热接触面积增大而更加显著;另一方面,翅片管的流动阻力相应增大,对管路换热产生不良影响。在所研究翅型范围内16翅y=2x~2型翅片管综合强化换热效果更优;此外随着换热过程的持续,蒸汽凝结逐渐放缓;入口速度增大导致水蒸气凝结不充分,对换热效果的提升有一定制约。     

管内经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／Ｆ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。     

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。     

内燃机冷却水腔表面形貌对沸腾换热影响的研究

愈发严重的能源和环境问题要求内燃机的结构更加紧凑和复杂,导致缸盖等零部件所受的热负荷急剧增加,这对其内部冷却水腔提出了更高的换热要求。对流换热已不能满足苛刻的冷却要求,沸腾换热应运而生。据气泡动力学可知,汽化核心更倾向于分布在狭窄的凹坑处,因此在加热面上布置一定的表面形貌能够有效提高沸腾换热效果。文中设计4种形貌,并比较分析不同形貌的强化换热能力。结果表明:圆柱形凸起形貌强化沸腾换热和对流换热的效果最好,其次是圆柱形凹坑形貌,圆台形凹坑强化沸腾换热的效果好于半球形凹坑形貌,但强化对流换热的效果比半球形凹坑形貌差。不同凹坑形貌,汽化核心更倾向于分布在凹坑底部的狭窄区域,圆柱形凹坑底部狭窄区域的范围最广,有利于汽泡成核,圆台形凹坑次之,而半球形凹坑内部较为平整,不利于成核。     

空气横掠管束换热实验研究

扩展传热面是提高单位体积内传热面积最常用的方法。以空气为介质,对三种给定的肋片管束(H型、纵肋肋片、螺旋肋片)进行了顺列和错列的换热和流动阻力实验。实验结果表明:错列布置的管束换热效果优于顺列布置的管束,但流动阻力相应增加;错列布置时,综合考虑换热和阻力因素,螺旋肋片管有较好的换热经济性。通过对实验数据进行拟合回归,得出了实验条件下各肋片管束顺列、错列布置的换热关联式。为肋片管束的工程应用、优化选取及进一步的实验研究提供了理论依据。     

外加电场强化苯自然对流和沸腾换热的试验研究

对沉浸在非极性有机液体工质苯中的平板表面自然对流和沸腾换热的外加电场强化进行了试验，得出了自然对流和沸腾换热的换热系数、强化效果与电场电压、热流密度的关系。试验数据表明外加电场对平板表面苯的自然对流换热和沸腾换热都有一定的强化效果，但外加电场对平板表面苯自然对流换热的强化效果明显好于对沸腾换热的强化效果；且平板表面苯的自然对流换热的强化效果与试验所给定的热流密度无关，而外加电场对平板表面苯的沸腾换热的强化效果随热流密度的增大而减弱。     

管内单相对流强化换热及阻力特性的实验研究

通过实验对光管、内覆丝网管、轨槽管及多头内肋管进行了强迫对流换热和阻力特性的研究。根据工程需要，选用适当的准则对这些管子的强化传热进行了评价，在实验范围内得出了最佳管型。     

三维内肋螺旋管内强化换热实验

采用实验方法测试了三维内肋螺旋管内的流动传热性能。实验用的螺旋管曲率δ=0．0663,测试段长1．15m,试验工质为水。对螺旋光管和两种不同结构尺寸的三维内肋管进行了测试,测量的雷诺数范围约为Re=1000～8500。结果表明,三维内肋对螺旋管内的对流换热仍然有较大的强化效果,同时流阻也有一定程度的增加。与未加肋的螺旋光管相比,在测试的流动范围内,两种三维内肋管的平均换热强化比达1．71和2．03．热力性能系数为1．2～1．66。     

螺旋槽管换热过程的三维速度场与温度场耦合数值模拟

根据螺旋槽管换热器结构特点及传热特性,建立了以水为工质的换热器流动与传热的三维几何模型。运用有限元分析软件ANSYS模拟出换热器在换热过程中速度场与温度场的状况,分别得到了螺旋槽管内壁与外壁的对流换热系数。结果表明:槽深越大,随着Re增大,换热性能越好;当Re较小时,螺距越大,换热效果降低。其与该类光管换热器相比,得出螺旋槽管的换热系数是光管的2.5倍左右,强化了传热,为此产品的进一步理论研究和推广应用提供了依据。     

Comparison of Heat Transfer and Pressure Drop for the Helically Baffled Heat Exchanger Combined with Three-Dimensional and Two-Dimensional Finned Tubes

Experiments were performed to compare the shell-side heat transfer coefficient and pressure drop of a helically baffled heat exchanger with petal-shaped finned tubes to those of low-finned tubes for oil cooling using water as a coolant. The experimental results showed that for the heat exchanger with petal-shaped finned tubes, the shell-side heat transfer coefficients were augmented by 28–48%, yet the shell-side pressure drops were reduced by 35–75% at the same volumetric flow rates of oil. The possible mechanisms responsible for this heat transfer enhancement were analyzed for helically baffled heat exchanger combined with petal-shaped finned tubes.     

Heat transfer augmentation in 3D internally finned and microfinned helical tube

Experiments are performed to investigate the single-phase flow and flow-boiling heat transfer augmentation in 3D internally finned and micro-finned helical tubes. The tests for single-phase flow heat transfer augmentation are carried out in helical tubes with a curvature of 0.0663 and a length of 1.15 m, and the examined range of the Reynolds number varies from 1000 to 8500. Within the applied range of Reynolds number, compared with the smooth helical tube, the average heat transfer augmentation ratio for the two finned tubes is 71% and 103%, but associated with a flow resistance increase of 90% and 140%, respectively. A higher fin height gives a higher heat transfer rate and a larger friction flow resistance. The tests for flow-boiling heat transfer are carried out in 3D internally micro-finned helical tube with a curvature of 0.0605 and a length of 0.668 m. Compared with that in the smooth helical tube, the boiling heat transfer coefficient in the 3D internally micro-finned helical tube is increased by 40-120% under varied mass flow rate and wall heat flux conditions, meanwhile, the flow resistance is increased by 18-119%, respectively.     

新型轴对称内翅管换热过程的数值模拟

采用数值模拟的方法,对新型整体式轴对称不等高内展翅片换热管的管内流动、换热及阻力特性进行了研究,并将模拟结果分别与实验测量值和光管经验公式计算值进行了比较,结果表明:数值模拟结果与实验测量结果和经验公式计算结果符合得较好;新型内翅片管的强化换热效果最好,其换热系数约为光管的1.67~2.27倍,为中心对称翅片管的1.17~1.35倍;内翅片管的阻力系数是光管的1.44~2.20倍,中心对称和新型内翅片管具有基本相同的阻力系数;8翅和10翅新型内翅片管的综合性能参数较优.     

Numerical study of the intensified heat transfer of an internally longitudinal ridged finned tube under pulsating flow

The turbulent pulsating flow and heat transfer in an internally longitudinal protuberant finned tube was numerically investigated by solving unsteady three‐dimensional elliptical Navier–Stokes equations. The realized k–? turbulent model was adopted. The dynamic behaviors of velocity field, average Nusselt number, and friction number of the internally longitudinal protuberant finned tube were numerically analyzed in a pulsating period, and it was further investigated by changing the frequency of the pulsating flow. It was found that the intensity of heat transfer enhancement increases with an increase of pulsating frequency, while the pressure drop will be increased simultaneously, the intensification of heat transfer in internally longitudinal protuberant finned tubes are gradually better than the pressure drop with an increase of pulsating frequency. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20253     

内展翅片换热器应用在压缩空气系统中的节能效益分析

文中通过实验数据分析以及实际工程案例,就内展翅片换热器在压缩空气系统的相同工况下,采用光管换热器和外翅片换热器的换热效果及阻力特性进行了比较,结果表明,内展翅片换热器不仅具有较好的强化传热效果,而且单位压降损耗低,节能效果显著。     

内展翅片换热器在压缩空气系统中的应用分析

通过实验数据分析以及实际工程案例,对内展翅片换热器在压缩空气系统的相同工况下采用光管换热器和外翅片换热器的换热效果及阻力特性进行了比较。结果表明,内展翅片换热器不仅具有较好的强化传热效果,而且单位压降损耗低,节能效果显著。     

滴状翅片管传热及阻力特性的试验研究

对滴状翅片管的传热及阻力性能进行了试验,给出了不同风速、温度下的试验结果。探讨了对流换热系数的分离方法。依据实测的数据,将管外空气横掠管簇的对流换热系数从传热系数中分离了出来。对管外的对流换热特性、阻力特性进行了分析研究,并整理成了无量纲准则式。试验表明滴状翅片管的阻力较小,试件性能达到国际先进水平。