圆管内置涡流发生器强化传热数值模拟

恒壁温条件下,采用RNG k-ε湍流模型的增强壁面处理(EWT),对圆管内置一种新涡流发生器雷诺数(Re)在25953～51906范围内的流体流动及传热特性进行数值模拟。通过计算努塞尔数(Nu)、摩擦阻力系数(f)与综合性能评价指标(PEC),分析涡流发生器的强化传热性能;得到横截面速度场、温度场及流线图分析强化传热形成原因。结果表明:同一Re,涡流发生器数量越多Nu越大、偏心安装Nu大于中心安装、顺置安装Nu大于倒置安装,同时考虑压力损失,发现偏心安装具有最优的强化传热性能;在涡流发生器附近,流体流速变大,同时涡流发生器产生2层旋流和涡流对壁面形成冲刷作用,破坏传热边界层,并使壁面不易结垢,达到强化传热和自清洁的双重效果。     

泰勒涡流流动及强化传热数值研究

泰勒涡流为叠加于剪切流之上的二次流,其具有强化传热作用,在航空、水处理、制药工程和化工等领域都具有很大的应用价值。运用Fluent软件,建立长径比Γ = 30的模型并对同轴套管间的流态演变和传热特性进行了数值模拟。模拟结果显示了环隙内流体流态随着内筒转速增加的演变过程,表明在存在径向温差的情况下,涡流的存在强化了传热效率。对不同转速下的强化传热效果进行了对比分析,并确定了最佳状态点。     

带短肋翅片管的强化传热机理研究

同时对普通翅片管和带有两个短肋的翅片管在均匀流场中、不同雷诺数下进行了流场和传热的数值模拟,分析了带有短肋的翅片管强化传热的机理。结果表明,由于翅片上带有的短肋和短肋后面的开孔,减少了翅片管管后流动的死滞区,提高了局部地区流体的流速,增加了扰动,从而起到了强化传热的作用。取入口雷诺数为20000时,加装短肋后可使总传热量增加5.1%,平均表面传热系数增加23.56%。随着雷诺数的增加,总换热量增加,强化传热效果也增强。     

矩形通道内冲孔矩形小翼涡流发生器的流动换热特性

雷诺数Re=214～10 703时,通过数值模拟方法对布置有冲孔和无孔的两种矩形小翼涡流发生器的矩形通道进行了传热和流阻特性的研究。计算结果表明:在低雷诺数下,冲孔矩形小翼涡流发生器的传热因子j值与无孔矩形小翼涡流发生器相差不大,而在高雷诺数下,冲孔涡流发生器的传热因子j值略低于无孔涡流发生器,大约低1.03%～3.05%。在相同的雷诺数下,无孔矩形小翼涡流发生器的阻力因子f大于冲孔涡流发生器,而且随着雷诺数的增大二者的差距也越来越大。通过对比综合性能指标可知,两种通道的综合性能指标均随着雷诺数的增加而减小,而且冲孔矩形小翼涡流发生器的综合性能要优于无孔矩形小翼涡流发生器。     

矩形通道中不同楞型涡流发生器的CaSO4污垢特性

为研究不同楞型涡流发生器的污垢特性,对安装有相同长宽高的圆形楞、矩形楞和三角楞三种涡流发生器的矩形通道进行了模拟研究。在入口温度不变的情况下,分别考察了工质流速、质量浓度以及壁面温度对三种涡流发生器污垢特性的影响。结果表明:三种涡流发生器的污垢热阻都具有相同的变化趋势。随着速度、质量浓度和壁温的增大,污垢热阻达到平衡的时间越来越短。污垢热阻随着流体速度的增大而减小,随着工质质量浓度的增加而变大,随着壁面温度的升高而增大。在相同的工况条件下通过对比三种涡流发生器可知,装有圆形楞涡流发生器的通道内污垢热阻渐近值最大,矩形楞次之,三角楞最小。     

涡流发生器间距对矩形吸收器流动换热性能影响

为了探讨涡流发生器间距对矩形吸收器换热性能的影响。研究采用了TiO2-Cu水基纳米流体作为传热流体,在矩形吸收器内部布置了穿孔挡板涡流发生器。利用FLUENT软件进行数值模拟,分析了不同穿孔挡板安装间距以及穿孔直径对吸收管内部流体流动和传热性能的影响,结合涡结构、边界层理论以及场协同原理对强化传热机理进行解释,并给出强化传热效果最佳的涡流发生器结构参数。研究表明：涡流发生器间距的改变对流动结构影响较大,较小的间距拥有强度较大的回流区纵向涡,主流被限制在吸收管中心。对于较大的间距,回流区形成横向涡并裹挟主流冲击受热壁,充分促进吸收管内的流体混合和能量交换。综合换热性能随着间距的增加表现出先增大后减小的趋势,当挡板间距为0.75H,穿孔直径2.5 mm时,吸收器内部具有最好的强化传热效果。     

一种强化太阳能换热的新型涡流发生器换热机理与实验研究

提出一种强化太阳能热风干燥器和集热器气侧换热的新型涡流发生器—斜截半椭圆柱体,并对其进行了实验研究及机理分析。在雷诺数为4000～38000的紊流范围内对矩形风道内分别布置单排一对直角三角翼、矩形翼、梯形翼、斜截半圆柱体、斜截半椭圆柱体等涡流发生器的强化传热效果和压降特性进行了对比实验。实验在稳态的气水逆流换热方式下进行,并固定各涡流发生器的高宽比为1/2,该迎流攻角为60°。结果表明,斜截半椭圆柱体是具有优越的强化气侧换热效果和低压降特性的新型涡流发生器。该对这种新型涡流发生器强化换热的机理作了初步分析。     

新型鸟喙式涡流发生器强化传热数值模拟

将仿生鸟喙式结构引入涡流发生器中,结合Fluent软件在Re=6000~26800范围内对其换热能力j、流动阻力f与综合热性能C_PEC变化规律进行研究。结果表明：鸟喙式涡流发生器是一种高换热低流阻的高效换热元件,在Re=13000时C_PEC较传统矩形翼提高62.35%。此外其综合热性能随着迎流攻角α的增大先增大后减小,在α=30°时达到最大,较空通道提高26.83%。增大斜截角度β是降低流动阻力的一种有效方式,β=24°的结构较无截角结构流阻f降低47.03%。     

两种柱形涡流发生器CaSO_4析晶污垢特性实验研究

为得到涡流发生器污垢规律,采用质量浓度为2 100mg/L的硫酸钙过饱和溶液进行了传热过程中的污垢生成实验,并通过离线称重法得到了装有涡流发生器试片表面单位面积污垢沉积量生长曲线.结果表明：涡流发生器直径和排列间距对壁面污垢沉积量有显著影响.当涡流发生器直径（4mm）一定时,试片表面单位面积污垢沉积量均随着涡流发生器排列间距的增大而增加;在排列间距（10mm）一定时,污垢沉积量随着涡流发生器尺寸的增大而减少.     

运行工况对圆形楞涡流发生器CaSO4污垢特性的影响

为了研究运行工况对圆形楞涡流发生器CaSO4污垢特性的影响。采用数值模拟方法研究了布置圆形楞涡流发生器矩形通道内壁面CaSO4析晶污垢的沉积过程。主要分析了CaSO4溶液的浓度、壁面温度、入口速度和入口温度对污垢沉积率、剥蚀率和污垢热阻的影响。结果表明,随入口速度的增大沉积率和剥蚀率均增大,而污垢热阻值降低。随着壁面温度的增大沉积率、剥蚀率和污垢热阻均增大。随工质浓度的增大沉积率、剥蚀率和污垢热阻也是均增大。随入口温度的增大沉积率、剥蚀率和污垢热阻却基本不变。     

Heat Transfer Enhancement in a Diffuser by Inserting Vortex Generators on an Unheated Side

The experimental investigation of heat transfer enhancement and flow analysis in a diffuser using vortex generators (VGs) is carried out. Two diffuser angles are examined. One and two VG pairs are considered. The velocity profile at the diffuser inlet is uniform and the flow is a developing one. The VGs are placed on the side opposite to the heated surface. It is observed that the heat transfer enhancement is more with the two pair case. The Reynolds number based on inlet velocity and diffuser length is in the range 2.3 to 3.6E05. The maximum enhancement is 62% at constant Reynolds number and 40% at constant dissipation. The enhancement increases with the angle of attack of the VG and decreases with the diffuser angle and with Reynolds number.     

纵向涡发生器传热强化的研究进展

通过对纵向涡发生器研究进展的回顾,可以看出以往的研究主要集中在纵向涡发生器对气体介质的传热强化上,而对液体介质的传热强化作用的研究较少.运用场协同原理对纵向涡的产生和传热强化作用机理作出了初步解释.下一步的研究工作首先应对纵向涡发生器的几何尺寸进一步优化,其次针对矩形窄通道内液体的强化传热进行深入研究,最后以水为介质时,针对纵向涡发生器对窄间隙矩形通道内临界热流密度的影响机理进行研究.     

纵向涡强化换热的优化设计及机理分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.深入分析了纵向涡对流场和温度场的影响,并通过场协同原理揭示了纵向涡强化换热的根本机理,即减小了速度和温度梯度之间的夹角,改善了速度场和温度场的协同性.在此基础上,对纵向涡发生器的布置位置(上游布置和下游布置)和纵向涡发生器的攻角α(15°,30°,45°,60°)进行了优化设计.结果表明:当纵向涡发生器布置于换热管下游时,具有更好的强化换热能力;在纵向涡发生器采用下游布置的前提下,当纵向涡发生器的攻角α=30°时,具有最佳的强化换热能力.     

管排数对三角小翼式涡产生器式管片换热器换热影响的数值分析

通过数值模拟的方法,研究了三角小翼式涡产生器式错排圆管管片换热板芯在1,2,3,4四种不同管排数下的局部对流换热系数以及平均对流换热系数、阻力系数,得出管排数对换热与阻力性能的影响规律,为进一步提高换热器换热性能提供了理论依据。     

纳米流体传热强化技术

主要汇总了国内外纳米流体传热强化技术的研究成果,对纳米流体传热强化技术的国内外研究发展状况进行了综述;针对纳米流体的物性参数及流动情况,分析了纳米流体的强化传热机理;并具体阐述了纳米流体的主要物性参数——导热系数和粘度的影响因素;叙述了纳米流体的在各个领域中的应用并对其未来进行了展望。     

换热管内转子强化换热的数值模拟

本文概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理。分别通过建立光管及内置多个转子换热管的三维流动模型,对换热管内流场、温度场、压力场以及换热过程进行了模拟,得到了管内流体的流动特性和传热特性。对比模拟结果表明,内置转子换热管管内的三维流动比较复杂,转子与管壁之间缝隙内的流体有着明显的环绕流动,切向速度和径向速度也增大到一定范围,转子旋转半径内的流体整体呈螺旋流动。总的来说,内置转子的换热管内较光管有较强的湍流度,尤其是近壁区域,因此强化了管内的对流换热,传热系数显著提高,从而验证了转子具有强化传热和自清洁的双重功能。     

V形肋片型太阳能空气集热器换热特性的研究

本文运用数值模拟的方法,对带有多重V形肋片的平板型太阳能空气集热器的换热与流动特性进行了研究。在雷诺数5 000~20 000范围内,采用RNG k-ε湍流模型,研究了相对肋宽比(W/w)对集热器换热特性的影响规律,并对集热器内部流场进行了分析。研究结果表明,V形肋片增强了空气的对流换热。这是由于流体掠过肋片后,产生旋涡和回流,加强了流体扰动,从而使换热增强。相对其它肋宽比而言,W/w=6时,集热器具有较好的换热效果,努塞尔数为光滑壁面的2.54倍,但肋片的存在导致摩擦损失增加,换热性能因数最大为1.55。     

椭圆管与扁管管板式换热器换热性能的分析比较

本文对椭圆管与扁管管板式换热器的充分发展的周期性层流流动与换热特性进行了数值计算分析,给出了在400相似文献   

固体吸附式制冷强化传热研究进展

吸附床的传热强化是影响固体吸附式制冷的主要因素。简述了吸附制冷的强化传热研究进展,介绍了几种常用的吸附床强化传热方法,提出了固体吸附式制冷强化传热的研究方向。