管内旋流场综合性能研究进展

针对目前换热设备的强化传热和防除垢问题,介绍了管内插入物、表面凹槽以及复合强化传热等几种管内旋流技术。管内插入物可破坏流体边界层,实现在线自动防除垢和强化传热,但插入物本身易因磨损导致换热效率下降;表面凹槽技术可对管内外流体实现双向传热,流体阻力与其它技术相比较小,但制造工艺相对复杂;复合强化传热技术传热能力较高,可综合各种传热技术的优点,且综合性能要比单一技术要高。对以上几种主要管内旋流技术进行分析比较,并提出未来管内旋流技术的主要发展趋势将以复合强化传热技术为主。     

蒸发器管内沸腾传热强化方法研究进展

管内沸腾传热广泛应用在化工、能源动力、制冷和空调行业中,为了强化蒸发器管内沸腾传热,以节约能源消耗和缩小换热设备尺寸,大量的管内沸腾强化传热方法被研究和应用.根据强化传热的实现方法,将各种强化方法分为换热管强化法、管内插入物法、添加剂法和管外辅助强化法.回顾了各种强化方法的研究进展,对其优缺点进行了总结,并对管内沸腾强...     

内插物强化传热及防垢除垢技术的研究进展

本文结合近几年国内外强化传热研究情况,并针对不同的防垢除垢机理综述了管内插入物的研究情况;提出了今后研究工作的发展方向。     

扰流子强化换热器传热的研究与应用

一、前言换热器是石油化工厂重要设备,强化换热器的传热是炼厂提高生产能力,节省投资及节能的重要手段。用管内插入物强化管内流体传热是提高管内膜传热系数的一种行之有效方法。管     

层流传热中有效传热温差的改善及复合强化传热

从层流流体有效传热温差的新视角出发, 分析与探讨了换热器层流传热的强化理论。首先对层流流体有效传热温差的现象、细节及其变化规律进行了分析, 揭示了采用插入物强化层流传热的内在强化机理, 探讨了有效传热温差缓变特性的合理利用方法, 提出了改善层流有效传热温差的寻优途径; 其次, 分析研究了缩放管粗糙传热肋面与插入物相配合的协同传热强化机理, 揭示了粗糙肋面协助改善层流有效传热温差的作用与规律。     

管内片条插入物强化传热试验及其性能比较

介绍作者提出的几种纵向片条插入物的传热和压降试验 ,研究了内插件的强化传热机理 ,并与国外 Shaha等以及华南理工大学的其它片条插入物试验结果作了比较。     

管内冷凝强化传热方法研究进展

管内冷凝现象经常存在于各种冷凝器中,为了强化管内冷凝换热,以节省能源和缩小设备尺寸,大量的管内冷凝强化传热方法被研究和利用。从实现方式的角度出发,将各种强化传热方法分为换热管处理法、插入物法、外部辅助强化法。回顾了各方法的研究进展,同时对各方法的优缺点进行了总结。     

插入物强化管内单相流体传热的研究

为寻求强化低Re数下气体传热的较好插入物型式,在Re=500-10000范围内,对6种插入物用氢气泡示踪法进行流态显示,在恒壁温条件下进行竖直管内空气传热和阻力对比试验,得出各插入物的f-Re和Nu-Re关联式,并对各插入物进行传热强化性能评价.在此基础上进行参数范围为e/D=0.067—0.234、S/e=3.89—13.25的螺旋片试验,得出其阻力和传热关联式.综合研究流态显示结果和传热性能评价,认为在层流或过渡流区,利用螺旋流与利用边界层分离二者相比较,前者可以耗能较少而获得同样的传热强化效果.     

粗糙肋面上湍流热量传递中场协同关系的数值分析

用数值模拟的方法将湍流流动的传热分为传热层流底层和湍流层,来考察传热层流底层中温度梯度矢量与速度夹角对湍流流动换热的影响,用场协同理论分析了湍流条件下粗糙肋面的传热强化问题.     

内置螺旋弹簧换热管内流动与传热三维数值模拟

为研究内置螺旋弹簧换热管单管强化传热原理,采用Fluent软件对内置螺旋弹簧换热管内流体流动与传热特性进行数值模拟,考察了弹簧的应用对管内流场、压降和换热性能的影响,并分别取螺旋弹簧节距p分别为2 mm、4 mm、5 mm初步研究了弹簧的节距对强化传热效果的影响。模拟结果显示：弹簧管内流体呈螺旋流动状态,管壁附近流体切向速度和径向速度有一定程度的提高,从而加剧了管内流体的混合及边界层的扰动,充分换热,弹簧管进出口温度差较光管有所增加,最高增加了0.9 ℃;相同雷诺数条件下,内置螺旋弹簧换热管Nu数均高于光管,而压降和阻力系数相比光管有明显增加,随着弹簧节距减小换热增强而摩擦阻力系数增加。     

管壳式换热器强化传热研究进展

管壳式换热器作为工程中应用广泛的换热器,具有结构坚固、适应性强、能够利用和回收热能等优点。在追求高能源利用效率的背景下,换热器的强化传热得到广泛关注。本文重点阐述了管壳式换热器的强化传热相关研究进展,包括换热器本身几何结构的优化、换热流体的热物性改善以及多种强化传热技术结合的复合强化传热方法。其中几何结构优化主要包括改变换热管管型、增加管内插入物以及壳程中的隔板优化研究等。换热流体热物性改善包括纳米流体提高热导率、潜热型热流体提高比热容等。复合强化传热是将多种强化方法结合,可弥补单一方法的不足,以获得更高强化传热效果。最后指出管壳式换热器强化传热未来的研究方向在于持续开发强化传热管、制备稳定的纳米流体及潜热型流体以及多种强化方式复合提高强化效果。     

内置转子换热管强化传热性能实验研究

针对光管中加入3种不同导程的洁能芯转子后的换热特性及流体动力学特性进行了实验研究,壳程和管程的工作介质分别为热水和冷水,研究表明:插入转子后,努赛尔数Nu和阻力系数f均增加,并且二者均随转子导程的增大而增大;对插入转子的换热管进行了强化传热性能评价分析,其传热性能评价因子η的数值均大于1,证明其具有强化传热的应用价值,转子导程为150 mm时,实验范围内η最大值为2.01,强化传热效果最好。     

管内插偏重式螺旋轮自转及对流传热特性

针对换热管内污垢在线清洗的难题,提出了管内插偏重式螺旋轮自动防除垢技术。理论分析了螺旋轮获得的自转动力矩,并通过实验研究其自转特性;进一步对管内插偏重式螺旋轮的对流传热特性进行实验研究,对比分析偏重因素对传热强化性能的影响。结果表明:在一正一反交替连接时螺旋轮获得的自转速度最大,更有利于螺旋轮的旋转;传热温差为7℃时,管内插螺旋轮的总传热系数比内插螺旋线、内插扭带时分别提高22.2%和12%;传热温差为15℃时,内插不同偏重式螺旋轮的总传热系数与光管相比分别提高89%和112%,与内插普通螺旋轮的传热系数相比分别提高12%和25%,但相应的沿程阻力损失随之增加。考虑传热和阻力两方面因素,对上述管内插物的综合性能进行比较,结果显示内插偏重式螺旋轮的综合性能最好。     

波纹管强化管内沸腾传热的试验研究

分别以煤油和水为工质,对不同流速情况下波纹管和光管的管内流动沸腾传热特性进行了试验研究。试验中采用套管式换热器,依靠管外的高温热水对管内工质加热使之沸腾。在不同流速下,根据试验测量的流量和温度等参数计算管内流动沸腾传热系数。结果表明:随着气相雷诺数的提高,传热系数随之提高;相对光管,波纹管对上升流动管内沸腾传热有明显的强化作用。根据试验结果给出了波纹管管内流动沸腾传热系数关联式。     

横纹管强化吸收器的传热传质实验研究

在吸收式热泵的吸收器中,利用LiBr水溶液为工质,对横纹管强化管外降膜吸收过程进行了研究。实验结果表明:影响横纹管传热强化的主要因素为LiBr水溶液喷淋密度、横纹管结构参数节距和槽深,各个因素对强化效果影响不同;与光管相比,横纹管的传热传质效果明显得到了增强,但是不同结构参数节距与槽深的横纹管,其强化传热传质的效果不同。在实验范围内,横纹管强化LiBr溶液吸收水蒸气的传热系数是光管的2.1—3.25倍,传质系数是光管的1.25—1.93倍。     

3种管内强化管沸腾换热性能对比

对3种不同螺纹结构的强化管的管内沸腾换热性能进行对比实验研究, 采用R22为实验工质。3种强化管的内径和外径相同, 分别为6.9 mm和7.92 mm;管外均为光滑表面, 管内的强化结构参数则不同:螺纹的螺旋角变化范围为14°~18°, 螺纹高为0.15~0.22 mm, 螺纹槽宽度为0.1~0.2 mm。在给定进口和出口制冷剂的状态下, 通过改变管内工质的质量流速, 测试3根强化管的换热特性与质量流速的关系, 并进行性能对比。实验结果表明:3种螺纹管管内沸腾传热系数分别比光管高出60%~80%, 80%~120%和80%。分析认为, 当流动处于层状流或者层状流与环状流的过渡区时, 较大的螺旋角有利于换热;当流体处于环状流时, 较多的螺纹头数有利于换热。     

垂直多孔表面管内高沸点工质强化流动沸腾换热的数值分析

在对流动特性和换热机理进行分析的基础上,建立了垂直多孔表面管内高沸点工质强化流动沸腾换热的数学模型和数值计算方法.该模型认为环状流区域同时存在强制对流与核态沸腾两种换热方式.液膜厚度、速度与温度等参数通过求解液膜的质量守恒、动量守恒、能量守恒方程获得.核态沸腾换热则包括气泡脱离带走的热量及用于加热气化核心影响区流入液体的热量两部分.提出了流动沸腾情况下的多孔层气泡脱离直径及气化核心密度计算方法.对异丙苯在火焰喷涂型垂直多孔表面管内向上流动时的沸腾换热进行了数值预测,大部分工况的计算值与实验结果符合良好.在低干度区(x=0.1),核态沸腾在总换热中的比例约为50%.随着干度的增加,核态沸腾受到越来越大的抑制,当x为0.5时,这一比例降低到约15％.     

HFC245fa水平光管与强化管管束外冷凝换热

试验研究了新型环保工质HFC245fa在光管与强化换热管管束上的冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成,换热管公称外径为19.05mm、有效换热长度为1000mm。试验中,通过改进的Wilson图解法获得强化换热管水侧对流传热系数,利用2接点温差电偶测试蒸气与冷却水温差(±0.025℃),利用热电偶通过小周期标定法获取试验管进出水温差(±0.01℃);考察了冷凝温度、热通量对冷凝换热的影响。研究结果表明:HFC245fa在光管单管外冷凝传热系数与Nusselt模型预测值一致性较好;同热通量下,强化换热管单管上的冷凝传热系数为光管的13.5倍;光管管束上的试验结果比Nusselt管束模型预测值高20%～50%;强化管冷凝换热性能受作用热通量的影响较大。试验结果对工质与新管材推广、应用具有指导意义。     

Development and evaluation of vipertex enhanced heat transfer tubes for use in fouling conditions

Heat transfer enhancement is important in the development of high performance thermal systems. Some enhanced tubes that are currently on the market are vulnerable to fouling. Economic and technical problems associated with fouling in process systems have been previously discussed in literature; however, they still require additional examination. Parameters that influence fouling include: surface geometry, surface temperature, surface material/finish, fluid dynamics, flow velocity and fluid properties. Vipertex? enhanced surfaces are optimized process surfaces that increase heat transfer through a combination of factors that include: increasing fluid turbulence, secondary flow development, disruption of the thermal boundary layer and increasing the heat transfer surface area. Vipertubes? that have been exposed to a fouling environment produce more heat transfer than smooth tubes exposed to the same fouling conditions; additionally there was less total fouling over a given time period. The reduction in the rate of fouling is the result of secondary flow patterns that form as a result of the patented Vipertex surface design. These secondary flows circulate near the tube surface and clean it; slowing down the buildup of materials. Vipertex EHT series tubes enhance heat transfer (even under fouling conditions), minimize operating costs and recover more energy than smooth tubes under the same conditions. These surfaces provide an opportunity to advance the design of various heat transfer products.