截面系数对换热性能的影响

换热器在许多工业领域等领域有着重要的应用。其中管式换热器的应用最为广泛。本文以管式换热器中的换热管为原型,采用换热管两端温度差和压力差的比值—温压比,作为衡量换热经济性能的指标,通过数值拟的方式研究不同入口速度和截面系数对温压比和进出口温差的影响。     

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。     

基于场协同理论的强化管换热效果分析

在湍流工况下,分别对圆管、横纹管、波节管和波纹管的换热效果进行数值模拟。应用场协同理论对数值模拟的结果进行分析,结果表明:各种换热管的努塞尔数和综合性能系数均随雷诺数的增加而增加,而场协同数则随雷诺数的增加而减小;当雷诺数较大时,各换热管的场协同数逐渐趋于定值;相同雷诺数下,横纹管的各项指标最高,而圆管最低。因此在相同工况下,应优先选择横纹管作为换热器中的强化换热管。     

地源热泵U型光管与翅片管换热性能对比研究

分别建立实际工程尺寸的U型光管和内部加纵向翅片的U型管模型,采用FLUENT软件对这2种换热器的换热性能进行数值模拟,研究了工质进口流速、进口温度、钻井深度和回填材料导热系数对这2种换热器换热性能的影响。结果表明:增大流速和减小钻井深度对U型翅片管换热器换热性能的改善较U型光管换热器显著,而进口温度和回填材料导热系数的增大对2种类型换热器单位井深换热量的影响基本相当;增加翅片长度和宽度可有效改善换热情况。文中计算结果可为强化埋管换热器的换热提供依据。     

换热管中心距增大后对管板计算厚度的修正

比照GB 150标准中有关开孔削弱系数的计算公式,分析论证了换热器管板强度削弱系数与换热管中心距之间的相互关系,推导得出了管板计算厚度修正式和修正系数的计算方法,通过实例说明了对管板计算厚度进行修正的意义。提出了GB 151换热器标准中增加"当换热管中心距增大后,允许对管板计算厚度进行修正"的建议。     

扰流柱协同螺旋片强化套管换热器壳侧换热

对于内管外壁安装有螺旋片的套管换热器的壳侧,在螺旋片所形成的螺旋通道中心,沿螺旋方向周期性地布置扰流柱以进一步提高其换热性能,对这种扰流柱协同螺旋片强化的换热器的换热特性进行了实验研究,应用场协同理论分析了其强化机理。结果表明,在Re=4000～14000范围内,扰流柱协同螺旋片强化的换热器的传热系数为相同螺距下只安装螺旋片的换热器的1.53～2.53倍,为光滑内管换热器的3.08～4.87倍。在相同质量流量、相同压降及相同泵功条件下,扰流柱协同螺旋片强化的换热器的综合换热性能明显好于相同螺距下只安装螺旋片的换热器及光滑内管换热器;在相同压降及相同泵功条件下,保持螺距不变,安装扰流柱比螺距减小一半的综合换热性能更好;单位螺距内安装奇数个扰流柱比安装偶数个扰流柱略好。扰流柱的安装增大了径向速度,使温度场与速度场的协同效果更好,从而提高了换热效果。     

不锈钢超疏水材料在污泥干化尾气的换热研究

本文采用溶液刻蚀法使原样不锈钢的接触角由76.5°增加到了158.3°,实现了由亲水向超疏水转变。利用这种方法制备了超疏水不锈钢管,并将它应用于换热器。利用含粉尘湿空气模拟污泥干化的尾气,研究了换热器在不同湿空气流速下的换热系数的变化情况。研究发现在含粉尘的湿气体工况下,超疏水材料具有优异的换热增强效果。超疏水不锈钢管的换热系数比普通管最大提高了约31.1%,在气体流速为3.75～5.75m/s时,超疏水不锈钢管的换热系数平均比普通管提高了23.9%。     

椭圆形换热管安放形式对换热效率的影响

对椭圆形换热管横置和竖置两种安放形式的换热器进行了数值模拟,分别研究了不同进口速度时,换热器壳程的出口压差、管壳程出口温度和壳程单位压降下的换热系数。对计算结果进行分析。结果表明:在该计算工况下,换热管竖置时其单位压降下的传热系数要高于换热管横置时单位压降下的传热系数。     

基于努赛尔方程的逆流管式换热器的性能研究

以努赛尔方程为基础建立数学模型,计算逆流管式换热器的总换热系数U、局部换热系数h,以及换热温差ΔT,并将理论计算结果与实验结果进行比较分析,表明该数学模型是合适的,为数学模拟逆流管式换热器提供了可行的方案。     

R410A在单管外池沸腾换热的理论及实验研究

在节能与环保双重压力下,研究高效换热器成为节能减排的一个重要方向。实验利用单管换热装置,研究在不同工况下,R410A在1根光管和3根双侧强化螺纹管外的池沸腾换热特性。结果表明：在实验研究范围内,提高R410A饱和温度更利于换热;换热管EX1和TLC的总换热系数分别是光管的1.82和1.74倍,EX1的总换热系数相比TLC提高5%,不同微肋结构中换热管EX1换热能力更好;在不同管径换热管中,EX2的水侧换热系数高于EX1,而EX1的制冷剂侧换热系数高于EX2;通过热阻分析可知,随着雷诺数的增大,制冷剂侧热阻是换热管强化的重点。     

H型翅片管湿烟气对流冷凝传热的数值模拟研究

通过数值计算对湿工况下的H型和圆型翅片管换热器通道内充分发展段的对流冷凝传热特性进行模拟研究。计算采用压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿烟气流速范围为1~5 m/s,水蒸气质量分数范围为5%~13%。讨论了不同入口速度、水蒸气质量分数对H型翅片管和圆型翅片管传热传质系数、传热量、冷凝水流量和翅片效率的影响,并进行定量比较分析。计算结果表明,H型翅片管的传热能力强于圆型翅片管,但冷凝生成量较圆型翅片管小,同时H型翅片管的总翅片效率和潜热翅片效率小于圆型翅片管。     

开缝翅片换热器三维流动传热特性数值研究

建立了开缝翅片换热器三维流动传热物理模型和数学模型,针对不同开缝位置的换热单元进行数值计算。并应用场协同理论分析了不同入口速度对换热特性的影响。研究表明：对翅片进行开缝能够有效提高翅片管的换热性能、强化传热,且下游开缝比上游开缝换热效果好,全部开缝换热效果最好。随着入口速度的增大4种翅片换热量明显增强,增加入口流速也可提高换热效率,但压力损失较大。计算结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

换热管的腐蚀裕量

从换热器的总传热系数及换热管厚度计算两个方面阐述了标准中为什么规定换热管不考虑腐蚀裕量;指出换热管考虑腐蚀裕量的方式与其它受压元件不同;总结了换热管考虑腐蚀裕量的几个方面。     

三角形纵向涡在管翅式换热器的应用及优化

纵向涡能够在增加管翅式换热器换热系数,同时较小幅度地增加其流动阻力。本文通过对4种结构的翅片(未进行任何处理的平翅片,结构为高为H3/6、H4/6、H5/6且攻角为30°长高比为2)进行数值模拟。结果显示安装纵向涡发生器的翅片的传热系数明显增强,且最高增加49%。在换热系数增加的同时阻力系数j也有明显的增加。其中安装纵向涡H5/6型翅片的阻力因子增加最小与平翅片几乎相同。最后本文通过对综合评价因子j/f的比较得知安装H5/6型纵向涡翅片具有最好的综合效果。     

间断环面槽肋片管束的传热和流动阻力

应用热 -质比拟技术 ,对间断环面槽肋片管束进行了传质与流动阻力实验 ,根据热 -质比拟关系得出传热结果 .分析了该种换热芯子在不同板间距时的传热与阻力特性 .与光板肋片管换热芯子比较 ,该种换热元件的传热与阻力都有很大提高 ,而阻力增加幅度更大 .实验结果为运用单位选用肋片管式换热器提供了依据 .     

H型鳍片管结构参数选取方法

提出了单位质量鳍片管换热量与引风单位耗功所回收热量两个评价H型鳍片管性能的主要指标,给出了H型鳍片管结构参数选取的方法。通过对不同鳍片宽度与鳍片间距的H型鳍片管进行数值研究发现,单位质量鳍片管换热量随鳍片宽度的增加先增加后降低,并且在不同鳍片间距下,该指标达到最大值时所对应的鳍片宽度均在55～60 mm;引风单位耗功所回收热量随鳍片宽度的变化也呈现出先增加后降低的趋势,但在不同鳍片间距下,该指标达到最大值时所对应的鳍片宽度逐渐增加。当两个指标达到最大值时,所对应的鳍片间距均为最小值,因此,在选取鳍片管结构参数时,应根据单位质量鳍片管换热量与引风单位耗功所回收热量两个指标并兼顾制造工艺与热量回收区域的积灰状况进行选取。     

封闭空间内纵向外翅片管结构参数对传热的影响

对封闭空间内的竖直纵向外翅片管在翅片长度、翅片夹角及基管壁温改变时的自然对流条件下的换热特性进行了三维数值研究。结果表明翅片管的单位质量散热量随翅片长度的增加而增大。在翅片长度一定时,其最大值大多出现在翅片夹角60°左右;在基管壁温升高时,对流占据比重出现极大值;在考虑翅片夹角对换热影响的基础上引入量纲1因子,依据65种算例结果拟合出竖直纵向外翅片管自然对流换热准则关系式,准则式与计算结果偏差平均为3.53%。     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比。在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2—2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右。采用计算流体力学软件F luent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟。结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热。对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%。     

换热器热阻分析

对管壳式换热器传热过程各热阻进行数量级估计,并对总传热系数随各热阻的变化规律进行数学分析。