板翅式换热器平直翅片表面流动及传热特性

为了提高板翅式换热器的换热性能,采用CFD数值模拟方法,研究了翅片结构参数和入口Re数对板翅式换热器平直翅片的表面传热与流动阻力特性的影响。研究结果表明:当流体被加热时,翅片通道内部靠近固体壁面的流体温度较高,通道中心主流体区温度较低。流体在翅片通道内的温度分布呈一定梯度,靠近一次表面的流体温度梯度较大,而靠近二次表面的流体温度梯度较小。随着翅片高度和翅片间距的增加,平直翅片的表面传热因子和摩擦因子增大。而且,增加翅片的厚度,可在一定程度提高其换热性能,但翅片厚度存在一个最优值。研究结果可为板翅式换热器的优化设计提供理论指导。     

板翅式换热器翅片通道中流体流动与传热的计算流体力学模拟

针对平直形和锯齿形两种不同翅片类型,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对板翅式换热器的微小通道进行了模拟,得出了通道中流体的流动与传热特性.计算结果表明,在相同情况下,平直形和锯齿形翅片中冷热流体的局部传热系数的最大值都出现在入口处;在锯齿形翅片的相邻2个锯齿的交错面上,流体的局部传热系数和压力存在突变,流体的边界层厚度要薄于在平直形翅片中的厚度,流体的局部换热系数要和压损大于其在平直形翅片中的值.     

板翅式换热器波纹翅片性能数值模拟及其优化

为提升板翅式换热器的综合性能,采用数值模拟方法,研究分析了翅片结构参数对板翅式换热器波纹翅片的流动传热特性和承压能力的影响。研究结果表明:波纹尺度对换热性能和流动阻力影响最大,而翅距和翅厚对翅片承压能力影响最大;波纹翅片结构参数主要通过改变换热面积和流速,以及加剧流体内部搅混来改变流动换热特性,其中加剧流体内部搅混为主要影响途径。结合动态Kriging响应面和遗传算法进行结构优化得到3组翅片结构参数,相较于常用结构,优化后翅片JF因子可提升5.8%～7.8%,而最大应力可降低7.3%～22.8%。研究结果可以为板翅式换热器波纹翅片的优化设计提供理论指导。     

液体黏度变化对翅片表面性能影响的数值研究

为了研究液体黏度随温度变化对板翅式换热器翅片表面性能的影响,采用计算流体动力学(CFD)方法对平直翅片和锯齿翅片在不同壁温条件下的层流(20相似文献   

凹槽表面的流动与传热特性

采用大涡模拟对底面为凹槽的矩形通道内湍流流动与传热特性进行了研究,为验证所采用数值方法的准确性与可靠性,将平直矩形通道内模拟结果与文献中的直接数值模拟结果进行了比较,换热面Nusselt数与采用Dittus-Boelter公式计算所得Nu进行了比较,计算误差小于5%。以凹槽表面为底面的矩形通道的数值模拟结果表明:通道底面的凹槽结构改变了凹槽表面处流动结构,不同的凹槽高度和长度对流动阻力和换热效果的影响不同,在特定的几何参数下,与平直矩形通道相比,凹槽表面时均Nusselt数提高了近50.5%,时均摩擦阻力系数减小了近35.17%,综合系数增加了73.89%。通道内的流动结构显示:凹槽表面附近存在流体垂直流向壁面区域,在垂直流动区域内流体出现前、后分流,分流位置处Nusselt数增加明显,摩擦阻力系数没有明显增加,其综合流动特性最好。     

空气冷却器及其强化传热翅片管型

对干式、湿式以及干湿联合式空气冷却器的换热特点、常用的翅片管结构、三维翅片等强化传热翅型以及空气冷却器翅片管的加工工艺、选材等方面进行了综述研究。采用套片式加工工艺的条缝型错置带状三维翅片和采用无屑加工方法成形的锯齿翅片,在较低空气流速下具有较高的传热因子和摩擦因子比,是提高空气冷却器空气侧换热的高效翅片管型,为石化行业空气冷却器翅片管的改造提供参考。     

新型换热表面硫酸腐蚀特性的数值预测

低温腐蚀是造成换热设备失效并降低其经济性的重要原因。基于汽液平衡理论和多组分扩散影响数值模拟了不同换热管管壁表面及翅片表面酸露点温度和酸蒸气、水蒸气冷凝沉积速率等影响低温腐蚀的相关因素,数值预测了换热表面局部酸露点温度,为换热器精细设计提供指导。结果表明,燃料类型、飞灰颗粒和翅片结构均会对换热表面酸露点温度造成不同程度影响。燃料类型决定烟气成分和燃烧温度,对酸露点温度影响较大;烟气中飞灰颗粒的存在会降低酸露点温度;翅片结构能够改变周围烟气速度,影响酸露点温度和壁面上酸蒸气、水蒸气冷凝沉积速率。基于以上数值研究提出丁胞和矩形纵向涡复合H型翅片结构可降低壁面上烟气酸露点温度,降低酸蒸气、水蒸气冷凝沉积速率。     

变截面百叶窗翅片的数值模拟与结构优化

为改善平行流换热器空气侧的换热性能,提出一种新型变截面百叶窗翅片。采用计算流体力学(CFD)对其流动和换热特性进行研究,探讨曲率数R~*、百叶窗角度θ、百叶窗间距LP等参数对其内部的流动与传热特性的影响,并以综合性能因子JF最大为目标进行结构参数优化。结果表明:与传统的矩形翅片相比,该新型变截面百叶窗翅片的传热因子j提高了7.3%,阻力因子f增加了2.6%,综合性能因子JF提高了7.65%,整体性能优于传统矩形翅片换热器;当R~*=0.51、θ=27°、L_p=1.1 mm时综合性能因子JF最大。     

新型换热表面硫酸腐蚀特性的数值预测

低温腐蚀是造成换热设备失效并降低其经济性的重要原因。基于汽液平衡理论和多组分扩散影响数值模拟了不同换热管管壁表面及翅片表面酸露点温度和酸蒸气、水蒸气冷凝沉积速率等影响低温腐蚀的相关因素,数值预测了换热表面局部酸露点温度,为换热器精细设计提供指导。结果表明,燃料类型、飞灰颗粒和翅片结构均会对换热表面酸露点温度造成不同程度影响。燃料类型决定烟气成分和燃烧温度,对酸露点温度影响较大;烟气中飞灰颗粒的存在会降低酸露点温度;翅片结构能够改变周围烟气速度,影响酸露点温度和壁面上酸蒸气、水蒸气冷凝沉积速率。基于以上数值研究提出丁胞和矩形纵向涡复合H型翅片结构可降低壁面上烟气酸露点温度,降低酸蒸气、水蒸气冷凝沉积速率。     

无机热传导技术介绍之五

27　无机热传导换热设备的主要特性是什么 ?(1 )传热系数高　无机热传导换热设备冷热流体在元件外部进行换热 ,在元件外部可以制成翅片、钉头、针形等扩展换热面 (又称二次换热面 ) ,翅化比可以达到 6～ 1 2 ,对于气一气、气一液换热器 ,可以有效弥补气体流体与换热表面对流换热系数低的缺点 ,与光管换热面比较 ,传热系数可提高 5～ 1 0倍。(2 )调节温度　可以调节换热元件表面壁温 ,有效防止高温过热和低温腐蚀。通过调节换热元件冷、热流体侧的基管长度或扩展换热面参数 ,如翅片厚度、高度、间距等 ,改变冷、热侧换热面积比例 ,达到调节壁…     

矩形截面螺旋通道内流体的流动特性

为合理强化内管外壁带螺旋翅片的套管式换热器,对矩形截面螺旋通道内流体的流动特性进行了实验和数值研究。高宽比为3.5的矩形截面螺旋通道速度场的实验测量值与模拟值吻合较好。采用正交螺旋坐标系统分析了不同高宽比矩形截面螺旋通道内的轴向速度、二次流速度、流函数以及涡量的分布规律。结果表明,矩形截面螺旋通道内轴向速度最大值偏向外壁;截面上出现两个二次涡;上半截面流体粒子的二次流动方向为顺时针,下半截面流体粒子的二次流动方向为逆时针;除了壁面上涡量较大以外,截面中心出现了两个相反的涡量。随高宽比增大,轴向速度最大值逐渐向上半截面移动;两个二次涡分别向两端移动;截面中心处的涡量逐渐变弱。因此,对于利用二次流动来强化传热的螺旋翅片管换热器,当矩形截面高宽比较大时,应该采取措施改善其中心处的二次流动以进一步提高换热效果。     

不同流动角度下锯齿型错列翅片性能的试验研究

为了解流体在不同流动方向下锯齿型错列翅片的传热及阻力性能,定义了流体在翅片内的流动角度β,以单层翅片为测试对象进行试验研究,按照正交设计法并结合实际情况进行16组翅片的试件安排,得到了不同雷诺数下各翅片的传热及阻力特性.结果表明:当β从0°增大到90°时,翅片的传热因子和摩擦因子均增大;翅片齿距与齿高的增大都有利于提高翅片的传热性能,但同时摩擦损失也相应增大.通过对16组翅片的233个数据点进行拟合得到本试验条件范围内锯齿型翅片关于雷诺数、流动角度及各几何参数的传热因子和摩擦因子的试验关联式,传热因子的试验关联式对于97.4%的试验数据误差小于±15%,其平均偏差为5.21%;摩擦因子的试验关联式对于87.6%的试验数据误差在±15%内,其平均偏差为5.73%.     

3种平直翅片的散热能力分析与比较

从一维导热模型出发,推导建立了横截面分别为矩形、三角形、抛物线形的平直翅片的散热速率表达式,研究了它们在不同应用条件下各自的散热能力。研究表明:在充分利用给定单位空间(长方体或正方体)的情况下,矩形翅片具有最大的散热速率,三角形翅片、抛物线形翅片次之,抛物线翅片具有最大的单位体积(基于材料消耗)散热速率,其余二者次之。在给定材料消耗、给定翅片基底厚度与翅片宽度的情况下,随着外部换热系数的逐渐提高,3种翅片散热速率的相对大小会发生变化,逐渐从"抛物线形>三角形>矩形"变化到"矩形>三角形>抛物线形",翅片高厚比的大小决定了抛物线翅片在某个较小或较大的传热系数h值范围内保持相对于其余2种翅片的固有散热优势,而这种优势最终会被矩形翅片所代替。     

锯齿翅片的传热与阻力性能试验

在风洞试验台上对16种不同结构参数的板翅换热器中使用锯齿翅片进行了传热和流动阻力性能试验,分析比较了翅片间距和翅片长度对其表面对流传热系数和空气阻力性能的影响。同时通过对16种翅片的244个试验数据点进行多元回归和F显著性检验,获得了j因子和f因子的经验关联式。在Re=500～7500范围内,经验关联式的最大误差范围为±10%,绝对平均偏差分别为4.2%和5.3%。     

天然气冷却异型翅片通道内流动与传热特性研究

通过数值计算模拟分析的方法研究了板翅式换热器内部翅片的几何参数对工质流动与传热特性的影响。分别分析了翅片间距、翅厚、翅片错开比以及翅片切开长度对流动和换热的影响,研究发现波纹锯齿翅片的传热能力最好,锯齿翅片次之,平直翅片的传热能力最差。且在不同工况下翅片结构参数存在着最佳值,在流动阻力增加较低的情况下获得更高的传热系数,从而为板翅式换热器的优化设计提供参考。     

纵翅片结构形式对管换热器性能的影响

提出了一种可改善换热效率的百叶窗式纵翅片换热管的结构模型,对其进行简化,采用Fluent软件对换热管烟气侧流动与传热过程进行数值模拟,对比了两种百叶窗纵翅片与普通纵翅片的换热效率与压降,结果发现：百叶窗式纵翅片传热效果比普通纵翅片高130%以上。模拟了6组不同流体入口速度下传热与压降的变化情况,分析了百叶窗翅片间距与倾斜角度对传热与压降的影响,结果表明：入口速度越大,进出口温差越小,压降越大;翅片间距越大,进出口温差和压降都越小;翅片倾斜角度越大,换热效果相差不大,压降越大。搭建了简易实验平台对模拟结果进行验证。     

翅片螺距对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响

在连续螺旋翅片管基础上发展而来的锯齿螺旋翅片管具有易于制造、翅化比大,传热系数和翅片效率更高等优点,已广泛应用于各类大型气体换热设备中。为获得翅片螺距对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机理的基础上对5个锯齿螺旋翅片管错列管束进行了实验研究。实验结果表明：在实验研究的翅片螺距范围(3.831～4.167 mm),相同Re下随翅片螺距增大,管束翅侧Nu增大19%,Eu减小8%;因锯齿螺旋翅片中气流更易渗透和冲刷充分,翅片螺距大于4 mm时其对翅侧Nu的影响已不明显;随气流Re增大,管束综合传热性能j相似文献   

国内外化学工程文献摘要

<正> 介绍了三种不同翅片形式(锯齿形、矩形、三角形)空冷器试件在干工况、湿工况和变湿工况下的试验研究结果。通过试验研究得出了空气流过板翅式空冷器热质交换的一般规律性,得出了三种翅片形式的传热、传质和表面摩擦系数的准则方程式。还从节能的角度对翅片形式进行     

扁管换热器内纵向涡强度与换热强度对应关系

纵向涡强化传热技术在管翅式换热器中得到了广泛的应用。但是一直以来对纵向涡强化传热的研究主要停留在涡产生器结构参数及布置方式对换热的影响方面,文献对纵向涡强度与换热强度之间定量关系的研究鲜有报道。建立了采用纵向涡强化传热的扁管管翅换热器数值模型,采用二次流强度参数Se分析了翅片及涡产生器结构参数变化时,通道内纵向涡强度与换热强度之间的定量关系;并定量分析了通道中涡产生器引起的纵向涡强度增量与传热强化量之间的定量关系。结果表明:翅片及涡产生器结构参数变化时,Nu、Se与Re之间,以及阻力系数f与Re及Se之间均不存在定量对应关系,但Se与Nu以及ΔSe与ΔNu之间存在对应关系。这表明,在布置有纵向涡产生器的扁管管翅换热器翅侧通道内,纵向涡强度决定了通道内的换热强度。     

空气源热泵系统换热器及机组性能的实验研究

基于现有的实验测试平台,实验分析了质流密度、干度、风速、翅片形状、蒸发温度、冷凝温度等实验变量对空气源热泵系统性能的影响规律。经实验验证：强化管内换热特性均优于光滑管,在冷凝换热实验中,管内换热系数与质流密度、干度均成正相关,而在沸腾换热实验中,管内换热系数随干度的增加呈现先增大后减小的变化趋势;3种不同翅型换热器,其换热特性优劣顺序为桥片型翅片换热器、百叶窗型翅片换热器、波纹型翅片换热器,而对于同一翅型换热器,空气侧换热系数与风速呈正相关、与翅片间距呈负相关;工况环境主要通过影响压缩机吸排气饱和压力影响机组性能,即压缩机压缩比的增加导致等熵耗功的增大,进而使系统性能降低。