螺旋槽管内氟利昂113沸腾传热强化和阻力研究[摘要]

以R—113为介质,进行水平螺旋槽管内氟利昂沸腾传热和阻力的实验研究。得出螺旋槽管内给热系数比光滑管提高54～132％。结合实验数据分析了螺旋槽管强化管内沸腾传热的性能。根据传热和阻力     

对流传热过程强化与能耗分析

为了强化对流传热,工程上普遍采用提高流体流速和改变管路流体力学特性的方法,但在强化传热的同时,增加了能耗.通过实验分析了流体流速对光滑直管和螺旋槽管传热效果的影响,得到了滞流区和湍流区的传热关系式和阻力与流速的函数关系式.通过对比相同流速下光滑直管和螺旋槽管强化比与阻力的情况,得到了两种流型下强化比以及阻力与流速的关系式,为工程设计和生产操作提供了理论参考.     

流体在粗糙管管内及管隙间湍流流动阻力与传热的数据关联

本文分析了流体在规整型粗糙强化管束的管内和管隙间的流动和传热特性,讨论了湍流流体在规整型粗糙壁面上和在光滑壁面上动量与热量传递的差别,推导出光滑管和粗糙管管内及管隙间湍流流动的流体摩擦阻力系数和传热准数方程的关联式,并能较好地关联螺旋槽管、螺旋低翅片管和缩放管管内与管隙间的流体阻力和传热的实验数据.     

进口轴向叶片旋流器与螺旋槽管的管内复合强化传热

对进口轴向叶片旋流器与左旋螺旋槽管、右旋螺旋槽管以及对称交叉螺旋槽管组成的管内复合强化传热进行了试验研究,给出了管内阻力和传热试验结果,得到了考虑复合攻角（旋向）因素在内的管内阻力和传热准则关联式,并对传热和流阻的综合热力性能进行了定量评价．试验表明：相同泵功和换热面积条件下,旋流器与螺旋槽管反向复合后的换热量可提高至光管换热量的1．9倍．     

内置螺旋叶片转子换热管传热和阻力特性的实验研究

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,通过实验研究了传热和阻力特性。实验结果表明,在相同的雷诺数条件下,内置螺旋叶片转子换热管的努塞尔数明显高于光管的努塞尔数,说明具有良好的强化传热效果;内置螺旋叶片转子换热管的阻力系数显著高于光管阻力系数,说明在强化传热的同时,使得管内阻力随之增加。此外,作者借助多元线性回归方法,建立了内置螺旋叶片转子换热管的努塞尔数与阻力系数的经验关联式。     

螺旋扭曲管内部流动与传热特性试验研究

螺旋扭曲管是一种新型的强化传热元件，具有传热效率高、流动阻力小等优势，在石油化工、船舶、采矿、动力以及钢铁行业中具有广泛的应用前景。采用试验的方法，研究了螺旋扭曲管管内在湍流(Nu>20 000)范围内的流动与强化传热特性，并与同规格的光滑圆管进行了比较。试验结果表明，在相同的Re数下，螺旋扭曲管管内Nu数大于光滑圆管，增大了约30%～50%,表明螺旋扭曲管能有效地提高管内对流换热效果；在相同的Re数下，螺旋扭曲管阻力因子比光滑圆管小；在相同的流量下，螺旋扭曲管管内阻力损失与光滑圆阻力损失基本相当，表明采用螺旋扭曲管不会显著的增加摩擦阻力。     

单头螺旋槽管管内强化传热机理分析及优化设计

针对一定范围在前人研究的基础上对单头螺旋槽管的传热和阻力特性实验关联式进行了分析整合,得到了0.03≤e/d≤0.045,0.45≤p/d≤0.65,2x104≤Re≤5x104范围内与实验曲线拟合较好的传热和阻力特性实验关联式.在相同的内径,换热面积、平均传热温差、压力损失、质量流量条件下,以单头螺旋槽管与光管换热量比值为最优化目标函数,利用复合形法在研究范围内对其进行了数学优化,得到了研究范围内使目标函数达到最优值时单头螺旋槽管的最佳结构参数.     

扭曲管传热性能数值模拟与实验研究

为了研究扭曲管强化传热性能,通过建立模型数值模拟和实验研究相结合的方法对扭曲管及具有相同截面形状的普通椭圆管的传热性能进行了对比分析。研究了扭曲管和椭圆管管内流体努塞尔数Nu,压力降Δp和管内综合性能评价因子η随雷诺数Re的变化情况,在Re为800—2 000时,扭曲管管内Nu是普通椭圆管的2—3倍,综合传热性能是椭圆管的1.5—2倍。得出了扭曲管可以很好地加剧管内流体湍流、强化管内传热,特别适用于管内流体在低雷诺数范围内的传热,是一种十分高效的强化传热管。     

梯形螺旋外肋管管外强化传热性能研究

为研究梯形螺旋外肋管(TSEFT)强化传热效果,建立了其管外周期单元流道模型。在雷诺数10 000≤Re≤24 000范围内,通过数值模拟研究不同参数对其流动传热以及阻力性能的影响。研究表明:梯形螺旋外肋改变了流体的流动状态,从而扰动边界层使其不断脱落,达到强化传热的效果。随着肋高e与底宽b的增大,顶角α与螺距p的减小,梯形螺旋外肋管的传热系数与压降均相应增加。在低雷诺数区域,梯形螺旋外肋管综合性能普遍优于圆形外肋管,综合换热因子最大可以达到1.42。利用多元线性回归拟合了梯形螺旋外肋管管外流动传热与阻力计算关联式,为该类换热管的工程应用提供了设计依据。     

管内插入螺旋丝强化气体传热的研究

在P_r=0.65～0.7和雷诺数为10~4～10~5条件下,对s/d=10～100的八种不同结构参数螺旋丝插入物进行传热及流体阻力实验、机理分析和性能评价、找出最佳螺距(s)和丝径(d)参数,为工业生产应用提供可靠的依据。     

扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能.分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比.实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好.在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.0...     

利用旗形内插件强化气体传热

利用旗形元件强化管内空气强制对流传热,在实验条件下雷诺数的范围为2100～62000。实验结果表明,插入此种元件后可使下游相当于8～10倍管直径的距离内的传热系数较光管提高50～120％,而阻力仅上升10～40％,显然这是一种有效的强化传热的内插件。     

波纹管传热强化效果与机理研究

通过有限元数值计算考察了波纹管内的流动与传热性能,研究了不同的流体入口雷诺数Re及结构参数对管内平均传热系数的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在常见的湍流范围内,波纹管内平均传热系数是相同条件下直管的1.06—3.0倍,最佳强化效果出现在Re=16 000附近;波峰处回流区的存在对波纹管的传热强化起到了决定性的作用。此外还拟合出了波纹管内的传热准则方程,有助于指导波纹管换热器的工程设计。     

横槽管内降膜蒸发传热特性的实验研究

为探究不同参数对横槽管内降膜蒸发传热特性的影响规律,搭建了竖管降膜蒸发实验平台,开展了降膜蒸发传热实验,对光滑管与横槽管进行对比研究.在单位周边流量Γ=0.15-0.75 kg/(m·s),传热温差AT=10-16 K,热流密度q=12-36 kW/m2,二次蒸汽雷诺数Rev=1.5×104-4.5×104的范围内,测...     

螺旋槽管槽深对定子水冷器传热与阻力特性的影响

螺旋槽管与折流栅组合的高效水冷器的传热和阻力特性与其管、壳程的结构因素密切相关,本文就螺旋槽管槽深对水冷器管、壳程传热与阻力特性的影响进行了实验研究.结果表明：壳程流速变化对水冷器传热系数的影响更加明显,即壳侧热阻相对较大,强化传热应以强化壳侧换热为主要目标;螺旋槽管槽深对水冷器传热系数的影响很大,应在实际工程设计中确保实际槽深符合设计要求;槽深越深,管壳程阻力也相应增加,即传热的强化是以阻力增加为代价.根据实验结果还得到了不同结构水冷器的管、壳程换热与阻力计算关联式.     

扭曲扁平管结构对管内传热强化与阻力特性的影响

采用CFD数值计算方法,以水-空气为换热系统、水为管内流体,研究了扁平度、扭距等结构和流动参数对扭曲扁平管传热强化和阻力特性的影响规律,建立了适用于扭曲扁平管对流换热系数和Fanning摩擦因子的准数关联式。结果表明:扭曲扁平管产生的二次流对管内对流传热起到强化作用,雷诺数Re为6 000~18 000时,综合传热性能评价因子η为1.01~1.61;增大扁平度能够提高扭曲扁平管的综合传热性能;减小扭曲比虽然能够提高扭曲扁平管的对流换热系数,但阻力损失增加,且不利于提高扭曲管的综合传热性能。     

结构参数对螺旋槽管传热与阻力性能影响的研究

利用计算流体动力学方法,研究了不同雷诺数下,几何尺寸对螺旋槽管传热及阻力性能的影响,结果表明,螺旋槽管在凸肋部前后产生了二次涡流,由螺旋形槽道形成的旋流都对边界层形成了扰动,传热性能得到了提高,同时也增加了阻力.在雷诺数相同时,槽越深,换热性能越好.同时流动阻力也有所增大;螺距、槽半径越大,换热效果降低,流动阻力也随之...     

三角翼纵向涡内扰管传热机理及数值模拟

基于Fluent软件对相同管径的光管、波纹管、横槽管和三角翼纵向涡内扰管的数值模型都分别采用k-e湍流模型,管内壁设定为等温边界条件,在Re=3×10~4~1.5×10~5范围内和不同流速下,对四种管内不同流速下的流体的温度场进行数值模拟,得出多组不同流速流体通过四种不同的管下的工况性能差异,通过对比多组工况的出口截面温度分布和管内流体迹线分布,结合传热机理分析比较得出三角翼内扰管和光管、波纹管、横槽管内流体的流动传热性能优劣和各自的适用场合。结果表明,纵向涡传热管和其他三种管道比较,传热性能明显提高,在Re=3×10~4~1.5×10~5的范围内,对流换热系数h较光管提高了90%以上,内置三角翼纵向涡的传热管出现大的纵向涡状的螺旋流,主流区和边界层充分混合,但压降较大。     

换热管内置螺旋形扭带阻力与传热特性的实验研究

为了研究螺旋形扭带阻力与传热特性,选取了不同宽度（6、7和8 mm）的3种扭率（2.0、3.0、4.0）、3种螺距比（1.5、2.0、2.5）的参数组合下共27根螺旋形扭带插入换热管内进行实验.实验结果表明,插入螺旋形扭带后换热管内流动阻力和传热效果都有明显提高.通过对实验数据的多元线性回归分析,建立了相应的阻力系数和努赛尔数关联式.并且由强化传热综合性能评价分析,在实验雷诺数范围内得出强化传热综合性能评价因子φ=1.063～1.587,证明了实验研究的扭带具有强化传热的应用价值.     

水平螺旋槽管内制冷剂对流沸腾传热和流阻特性

以R12为工质,对内径13mm的13种不同管参数的水平S管内对流沸腾传热和流阻特性进行实验研究。结果表明,当φ>2×10~(-3)时S管能有效地强化对流沸腾,而螺旋角对传热性能的影响不大;在大质量流速下,大节距而槽太浅的S管不利于强化对流沸腾。通过数据统计分析,整理出传热和流阻计算式。