矩形翅片椭圆管和圆管换热器的数值仿真

利用CFD计算方法,对矩形翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,并与同周长、同横截面和同迎风面矩形翅片圆管换热器进行了比较.分析研究了矩形翅片椭圆管和圆管的换热和阻力特性,以及速度、温度、压力的内部流场分布特性.结果表明,矩形翅片椭圆管的换热性能优于圆管换热器;矩形翅片椭圆管尾部涡流小,出口速度均匀;与圆管相比,椭圆管矩形翅片在工程应用中可以减少阻力损失,增强换热系数.     

遗传算法在板翅式换热器芯体结构优化中的应用

基于遗传算法的板翅式换热器优化设计,以换热器重量为目标函数,应用遗传算法优化设计换热器的芯体结构。建立板翅式换热器设计与优化程序系统,并建立翅片数据库,其中包括翅片的几何参数、传热特性和阻力特性,可方便用于计算机程序的处理。与传统设计方法相比较,此优化方法能够快速并准确寻优,得到最轻换热器重量。     

基于神经网络的换热器翅片参数灵敏度分析

为了探索将人工神经网络技术应用于翅片参数对换热器(HX)性能影响研究的可行性,建立2个结构不同的3层反向传播(BP)神经网络进行训练及优化.分别对流动阻力特性和传热特性进行性能预测,根据预测结果进行翅片参数的灵敏度分析.训练和测试样本数据来源于大量的风洞实验和数值仿真结果.经过优化后的预测传热和流动阻力的网络隐层神经元个数分别为2和6,隐层和输出层的传递函数分别为tansig和purelin函数,采用基于Levenberg Marquardt（L M）算法的训练函数.网络性能测试结果表明,人工神经网络以优越的非线性映射能力,能够很好地预测翅片参数变化对换热器性能的影响.翅片参数灵敏度分析结果与实践工程经验比较吻合.     

错位翅片板翅式换热器传热研究

紧凑式换热器的换热能力是通过翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定的,通过对错位翅片型板翅换热器的传热机理分析得出:错位翅片的相错排列翅片使流体在一个翅片上的边界层还未完全发展就被错位的翅片破坏,从而增强了流体的湍流能力。采用计算机编程对错位翅片型板翅换热器的传热固子、摩擦因子及翅片结构对传热性能影响进行了数值模拟对比研究。结果表明,错位翅片型板翅换热器是一种传热效率高、占用空间小、节省材料的新型换热器。在实际应用中为了有效的发挥错位翅片的作用,使其有较高的翅片效率,在需要较大传热系数的场合,选用高度小、翅片厚度大、有效长度短、间距小的翅片;相反,在需要传热系数较小场合以选用高度大、翅片厚度小、有效长度长、间距大的翅片为宜。     

环形换热翅片的理论研究及设计

换热器传热效率的大小与翅片管的排列方式和翅片的结构参数有关。运用电脑软件对换热器中环形翅片管束的实物模型进行了仿真模拟,研究了顺排管束和错排管束的换热效果,并通过固定参数法对加热器模型进行理论计算。研究结果表明,错排管束的换热效果优于顺排管束,加热器翅片的最优间距为5.5 mm,与无翅片的换热器管道相比,有翅片的换热器管道的传热效率提高了387.35%。     

错位翅片板翅式换热器传热研究

紧凑式换热器的换热能力是通过翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定的，通过对错位翅片型板翅换热器的传热机理分析得出：错位翅片的相错排列翅片使流体在一个翅片上的边界层还未完全发展就被错位的翅片破坏，从而增强了流体的湍流能力。采用计算机编程对错位翅片型板翅换热器的传热因子、摩擦因子及翅片结构对传热性能影响进行了数值模拟对比研究。结果表明，错位翅片型板翅换热器是一种传热效率高、占用空间小、节省材料的新型换热器。在实际应用中为了有效的发挥错位翅片的作用，使其有较高的翅片效率，在需要较大传热系数的场合，选用高度小、翅片厚度大、有效长度短、间距小的翅片；相反，在需要传热系数较小场合以选用高度大、翅片厚度小、有效长度长、间距大的翅片为宜。     

集约型AHU内椭圆管翅片换热器空气侧特性的数值模拟

针对位于集约型AHU内部的椭圆管翅片换热器,在合理简化模型的基础上,运用CFD方法对其进行数值模拟,并与同当量直径的圆管翅片换热器进行比较。研究分析了两种结构换热器综合性能的差异、空气侧速度与温度场的分布特征。结果表明:椭圆管换热器出口平均温度高,尾部的涡流与高温区域小,综合换热性能优于圆管,运用在AHU中能够减少阻力损失并增强换热,进而提高空调系统的整体效率。探讨了翅片间距、翅片厚度及管间距3种结构参数对椭圆管翅片换热器性能的影响,为椭圆管在AHU内的运用及优化设计提供参考。     

多股流板翅式换热器翅片旁通的数值分析

给出了多股流板翅式换热器是否发生翅片旁通的判断准则,据此计算了四股流板翅式换热器的相关系数。通过对多股流板翅式换热器数值程序进行求解,得出了四股流板翅式换热器的翅片温度和流体温度分布曲线,与判断准则得出的结论吻合一致。     

气-气热管换热器的优化选型设计

热管是一种传热效率极高的新型传热元件 ,由热管组成的热管换热器具有结构紧凑、有利于控制酸露点腐蚀、工作可靠等优点。这种换热器在热能利用、废热回收等方面应用广泛。热管换热器形式多样、结构复杂 ,因而如何选择其形式是工程应用中的一个重要环节。以气 -气热管换热器中的典型代表———热管空气预热器为例 ,详细阐述了热管换热器整体优化设计及优化选型方法。以年净收益最大为目标函数 ,建立了优化设计的数学模型 ,并采用穷举法和复形调优法对热管换热器的热管基管直径、冷热流体侧翅片间距、翅片厚度、管束横向管间距及冷热流体的迎风流速进行优化。开发了热管换热器优化选型程序 ,同时通过对实例进行计算和分析 ,并与常规设计计算结果进行比较 ,最后得出结论 :通过优化设计既可节省大量的初始投资 ,又可降低运行成本 ,从而获得可靠的经济效益 ,为工程设计提供了设计思路。     

圆形翅片导热的翅片效率

翅片管是翅片管换热器中的核心和关键元件, 翅片效率是设计翅片管换热器过程中的主要参数之一, 在换热表面的比较方面也具有一定的实用价值。由于翅片效率的解析解复杂或求解困难, 对于一般工程问题只需求出近似值即可满足需要, 所以采用了一种简便可行的数值法。根据热量衡算, 建立了圆形翅片导热的数学模型, 运用有限差分法, 将模型整理为三对角矩阵, 借助于计算机, 计算出圆形翅片导热的温度分布, 翅片散热速率, 从而计算出翅片效率。根据实例所得出的翅片散热速率θ₁ 为22 .92 W , 翅片表面温度为基管温度时散热速率θ₂ 为36 .82 W, 所得翅片效率η为0 .62。应用该方法可对不同结构尺寸、材质的圆形翅片及不同的换热介质进行计算, 得出相应的结果。     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

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RNG k-ε模型对倾斜螺旋片强化的套管换热器进行模拟;将雷诺数Re为2 362～16 860范围内螺旋升角α为35°,螺旋片倾斜角β为5°、10°、15°时的传热性能与光滑管以及α为35°的普通螺旋片强化管的传热性能进行对比;考察f、努塞尔数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的增大呈现出先增大后减小的趋势,分别减小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为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为10°时,火积耗散率最小,与等泵功条件下所得出的结论吻合.     

空气源热泵空气侧换热器结构参数对结霜特性的影响

目的为解决空气源热泵冷热水机组冬季运行时空气侧换热器表面结霜问题，提高机组的综合运行性能，延长机组运行时间，方法采用分布参数法建立微分方程。并进行离散求解．结果分别计算了不同地区不同工况下．采用不同翅片间距、翅片管管径、管间距时，结霜速率、霜的密度、霜的厚度、空气侧压降及换热量等随时间的变化．不同工况下，空气侧换热器的结构参数不同，对机组性能的影响也不同．结论增大翅片间距可以延缓结霜，但对于不同湿度的地区，翅片间距应取不同的值．     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

镍基渗层纵肋管束传热与流阻特性的研究

为了给镍基渗层纵肋管束式换热器设计和生产中碰到的问题提供一些依据,本文在实验的基础上对镍基渗层纵肋管束的换热和流阻特性进行了分析,得出肋管结构参数和管束结构参数对换热和流阻的影响.采用最小熵产法优化得出最佳肋高.     

固体吸附式制冷系统中吸附床内传热过程的数值模拟

通过对固体吸附床的模拟来优选吸附床的型式，建立了非稳态，有内热源的模型，分别对螺旋管外换热式吸附床和内热换热式吸附床进行模型，考虑到多微孔物质的传质和传热阻力在的情况，又建立了翅片换热式吸附床和肋片换热式吸附床的传热传质模型，通过分析13X－H2O工质对在中附床内的脱附速率等参数，优选出较为适宜的吸附床模型，并在优选得到的模型上模拟自制吸际剂的脱附特性及床层温度分布，结果表明，增加翅片或肋片能增强床层的传热效果，其中增加肋片效果更显著。的数学模型及计算结果及吸附床设计和应用及商业化提供了理论依据。     

超低温热管换热器的优化设计软件开发

热管换热器因其优良的传热性能在余热回收中被广泛应用。以某电站58 MW循环流化床锅炉为研究对象,采用VC++和MFC类库技术开发了超低温热管换热器的优化设计程序。该软件具有可视化参数输入和输出界面,集成了流体热力学性质计算模型接口,通过对数平均温差法、离散方法与流动阻力校核等计算方法,实现了针对不同流体的换热器的设计和计算。优化设计结果表明,烟气侧长度与翅片高度存在最佳值,且翅片间距与翅片厚度对换热器的影响最大。     

翅片式换热器管束磨损问题的数值模拟

针对火力发电厂中燃煤锅炉的换热器由于烟气的长期冲刷发生磨损,讨论了颗粒子直径吐、翅片相对高度h／d,以及翅片数目N对翅片管的防磨效果的影响,采用FLUENT软件,对翅片管气相流场和气固两相流进行模拟分析并对颗粒轨迹进行对比。结果表明：翅片数目、N和翅片相对高度、h／d对翅片管附近流场及后面的尾迹区影响很大。颗粒直径越大对翅片管的磨损越严重。