平直-波纹翅片扁平管外空气流动与换热特性的数值研究

利用Fluent软件,完成了平直翅片、波纹翅片和6种不同结构的平直-波纹复合翅片扁平管空气侧流动和换热的三维数值模拟研究。对温度场、速度场、表面平均传热系数、进出口压降、综合换热性能因子进行了分析对比,揭示了进口风速(1m/s～5m/s)、复合翅片中波纹翅片所占比例以及所处位置对翅片表面平均传热系数、通道进出口压降和综合换热性能因子的影响。结果表明,复合翅片中波纹翅片所占比例是影响进出口压降的主要因素;复合翅片中波纹翅片所处位置对换热性能的影响显著,但对进出口压降的影响很小;平直-波纹复合翅片可以提高蛇形翅片扁平管换热器的综合性能;当迎面风速大于2.6m/s时,B15P5型复合翅片的综合换热性能最优。     

小管径穿片式翅片管三种间距下的换热与阻力特性

对3种基管外径(10 mm)和管间距相同、翅片间距不同的穿片式空气-水换热器的换热与阻力特性进行了试验研究,翅片间距分别为1.0、1.6、1.9 mm.得出了不同翅片间距下的管外换热系数和流动阻力系数以及相应的计算关联式,利用评价指标对3种试件的综合换热性能进行了评价.结果表明:翅片间距对管外换热性能的影响很大;在选择具有合理翅化比的换热器的翅片间距时还需考虑经济性和紧凑度等方面的因素.     

百叶窗板翅式换热器换热与阻力性能数值模拟研究

为了解决百叶窗板翅式换热器的内部性能优化问题,通过对层流稳态下换热器燃气侧的典型流动换热单元进行建模及流动换热分析,得到了单元体内部速度、流线及温度的分布特性,并通过对换热系数、科尔本传热因子、进出口单位压降、范宁摩擦系数的比较,获得了不同燃气入口速度下翅片间距及翅片角度对换热器换热性能及流动阻力的影响。结果表明:在百叶窗翅片角度及其他尺寸参数不变时,当百叶窗间距为0. 7 mm时其换热性能最优,阻力随间距增大而减小;在翅片间距等参数不变而角度变化时,换热性能与阻力均随角度增大而增大,当百叶窗角度从15°增加至30°时,换热性能的增加幅度较为明显。     

相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。     

集流槽宽度对同侧出入流水冷式油冷器翅片流动换热性能的影响

本文采用基于Navier-Stokes方程组对同侧出入流水冷式油冷器翅片中冷内却剂的流动情况进行了模拟，研究了翅片两端集流槽宽度对翅片流动换热性能的影响。结果表明，随着集流槽宽度的增加，翅片内部流动死区的面积逐渐减小，冷却剂的对流换热逐渐增强，翅片内部高温区中冷却液的温度逐渐降低；在翅片性能方面，随着集流槽宽度的增加，冷却剂在出、入口间的压降逐渐降低，平均对流换热系数逐渐增加，传热因子j与摩擦系数f之比逐渐增加，翅片综合性能逐渐提高。     

水滴形管换热与阻力特性的数值研究

为提高换热管的综合性能,设计并研究了一种新型水滴形换热管,采用CFD软件,在相同管横截面积的前提下,对圆形、椭圆形及水滴形换热管单管和管束的换热与阻力特性进行了模拟计算。研究表明:水滴形管可以明显减小换热管背流面的回流;在相同的进口流速下,水滴形管管束努塞尔数Nu较圆管和椭圆管分别增大了28%和18. 5%,而进出口压降相较于椭圆形及圆形管分别减小了45. 5%及90%,相较于圆形管及椭圆形管,水滴型管具有更好的换热流动特性。     

燃气热水锅炉炉内空气动力场稳定性分析

为研究燃气热水锅炉炉内动力场的稳定性,采用计算流体力学软件Fluent中的标准k-ε湍流模型分析15%、27%、48%和100%负荷4种工况下的炉内压力、速度和烟气流动特性。研究表明:燃气炉内烟气流动较为复杂,存在明显的流动不畅区域,涡流较多,烟气流动阻力较大,其中换热管区域压降比λ约52%;负荷变化时,应尽量减少出口负压,不应高于-400 Pa;换热管入口截面烟气速度存在较大差异,V_(max)/V_(min)约为3~7,且随负荷增长而增大。     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

湿烟气在开孔翅片管外凝结换热数值模拟

为高效回收湿烟气全热并对烟气冷凝换热设备进行优化设计,以设计的紧凑式开孔翅片管换热器为对象,采用欧拉壁膜(EWF)模型与组分输运模型耦合研究低温烟气在翅片管换热器中的凝结换热规律。数值模拟得到的凝结速率及对流凝结换热系数与实验结果最大偏差分别为13.4%和10.9%。结果表明：对流凝结换热系数随入口水蒸气质量分数和烟气流速增大以及管壁温降低而增大,翅片开孔可以起到均压、破坏温度边界层、截断液膜、加快凝结液排出进而强化传热的作用,基于模拟拟合的关于改进雅各布数J的烟气对流凝结关联式与实验数据平均相对误差为13.1%,模拟关联式对于90%的实验结果预测误差在-20%～+20%以内。     

内翅几何形状对油散热器流道性能影响研究

为了研究内翅几何形状对平行流式油散热器流道流动性能及换热性能的影响,文中对平行流式油散热器流道进行简化,并建立矩形、锯齿形、正梯形及倒梯形4种不同内翅几何形状的流道物理模型,采用Fluent软件对4种流道进行数值仿真分析。以液压油为流道工质,对比4种不同内翅几何形状的流道在不同流体入口速度时流体的出口平均温度及进出口压降。结果发现,在换热条件相同的情况下,四种内翅几何形状的流道中,锯齿形内翅流道的换热性能最好,流动性能也最好。     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。     

直接空冷凝汽器扁平钢管蛇形翅片气侧流动及传热特性数值研究

应用FLUENT软件,对直接空冷凝汽器扁钢管钎焊蛇形翅片气侧流动与换热进行数值研究,得到翅片管表面温度、翅片间距内空气速度分布图,研究了翅片高度、入口空气流速对换热性能、流动阻力和气侧综合换热性能评价指标的影响规律。并将模拟结果拟合得到实验关联式。结合某空冷凝汽器设计参数,验证了数值模拟结果的可靠性。     

径向热管换热器壳程压降数值模拟及参数优化

通过对径向热管换热器壳程压力场的数值模拟,分析入口烟气速度对换热器压降的影响规律,并对换热器结构参数进行优化。结果表明:换热器迎风侧压力高于背风侧压力,沿烟气流动方向压力逐渐降低且呈线性分布;换热器压降随入口烟气速度的增加而增加,且其增加速率也相应增大。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程压降进行分析研究,得到其结构优化参数:翅片高度小于26.5mm,翅片间距大于6.5mm,热管横向间距108～111mm,纵向间距120～125mm。     

百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响的研究进展

百叶窗翅片作为换热器主要翅片形式之一,其结构对空气侧流动换热特性有着重要影响。本文总结了近年来国内外在百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响方面的研究,包括翅片间距、翅片高度、翅片厚度、翅片深度、百叶窗间距及开窗角度对空气侧换热系数、压降、流动效率、传热因子和摩擦因子的影响。研究表明:传热因子随开窗角度和翅片深度的增加而增大,随翅片间距的增加而减小;摩擦因子随开窗角度的增大而增大,随百叶窗间距的增大而减小;其中,开窗角度与翅片深度分别是影响空气侧流动和换热的最主要因素。最后,在百叶窗结构的基础上,提出了对翅片表面进行处理以及使用新型翅片结构等途径来进一步强化空气侧流动换热的建议。     

T型沸腾强化换热管传热性能的实验研究

对一种T型翅片内螺纹沸腾强化换热管进行换热性能实验研究,管外以制冷剂R134a为工质,管内以水为介质,在定热流密度(q=9 000 W/m2)与定水流速(v=1.5 m/s,v=2.6 m/s)的工况下得到一系列实验数据.利用Wilson图解法得到管内外的换热系数,并与理论光管计算值进行比较,得出T型翅片管管内外沸腾换...     

板式换热器单边流动与对角流动数值模拟

基于传热学控制方程,采用数值计算方法,对板式换热器单边流动和对角流动时的流动与换热特性进行分析。在分析过程中保持换热器的结构参数不变,只改变进出口的流动方式,结果发现:在相同的流速下,单边流动的总对流换热系数要高于对角流动,而总压降单边流动要低于对角流动,在流速u=0.6 m/s工况下,努谢尔数单边流动比对角流动高出10.87%,压降对角流流动比单边流动高出5.13%。随着进口流速的增大,单边流动与对角流动的冷热流体进出口温差均减小,而且减小的趋势对角流动要大于单边流动,摩擦因子f和传热因子j逐渐减小。单边流动的流动和传热特性要优于对角流动。     

非对称开窗结构对百叶窗翅片散热能力影响分析

为了探索非对称开窗结构对百叶窗翅片散热能力的影响,以8种非对称开窗结构的单周期翅片单元为研究对象,通过STARCCM仿真软件,在6种空气入口速度条件下,对出口温度Tout、进出口压降△P、内部流场和综合评价因子j/f1/3对比分析,得出翅片开窗结构非对称性与散热能力的关系.研究表明,针对同一个非对称开窗结构翅片,不同的...     

车用散热器中百叶窗翅片倾斜角度的研究

本文采用萘升华质-热比拟技术,对车用散热器中百叶窗翅片的二维模型,即顺排倾斜板簇的换热与阻力特性进行了试验研究,并用氢泡可视化技术观察了倾斜板簇入口段的流动情况。试验中倾斜板簇共有6种倾斜角度,试验结果表明:当倾斜角度增大时,换热得到强化,同时阻力也将增加,但它们在不同的角度和流速时两者增加的比例不同。为此,作者推荐了一组以流速和倾角为参变数、换热系数α相对于压力梯度(-dp/dx)的“权衡”曲线的新方法。在设计不同用途的散热器时,这组曲线可以提供百叶窗翅片倾角的合理选择。     

管外冷凝强化换热管的结构及发展趋势

介绍了各种类型的管外冷凝强化换热管,分析了其强化机理及结构特点,并总结得出:管外冷凝强化管的换热系数与管型有关,且各管型的结构参数对强化传热具有重要的作用.对国内外管外冷凝强化技术研究工作进行分析,结果表明,目前管外冷凝强化换热管的研究主要集中于翅片形状、翅片密度、翅片高度等结构参数对换热性能的影响.强化换热管的冷凝传热性能不仅与翅片结构参数有关,而且也与管材的表面特性和导热系数有关.管外冷凝强化换热管的研究重点是开发新型三维结构翅片的双侧强化管并研究其传热关联式,以及研究不锈钢等低成本材料制造的强化管换热管的传热性能和强化结构的优化.     

螺旋扭曲椭圆管换热器壳程数值模拟

以水为介质,采用k-ε模型,用数值模拟方法研究了5种不同结构的螺旋扭曲椭圆管换热器的管外壳程传热与流阻性能,并和采用椭圆管作为换热部件的换热器进行了比较.研究结果表明,螺旋扭曲椭圆管换热器壳程有较好的强化换热特性,螺旋扭曲椭圆管的几何尺寸和流体流动速度对壳程传热与流阻性能有重要影响.通过数值模拟所获得的规律为螺旋扭曲椭...