蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比。结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍。最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理。     

不同强化管传热特性的数值模拟与实验研究

对横纹槽管、缩放管和螺旋槽管在夹套间进行了传热特性实验,研究了传热效率指标随雷诺数的变化规律.运用FLUENT软件,采用二维轴对称方法和k-ε模型对夹套间流体流动传热进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行对比.从场协同的角度研究了速度场与温度场夹角对传热膜系数的影响.     

航天用蜂窝夹层板传热特性的研究进展

传热特性是蜂窝夹层板的一个主要性能指标。该研究结合空间应用的特殊性,介绍了蜂窝夹层板传热性能的研究方法,主要包括Swann-Pittman类方法、有限体积法、宏观热阻法、热叠层理论等效方法、有限元方法、净热流法和试验分析。讨论了它们各自存在的问题。并提出了需要进一步完善的方法:瞬态特性求解方法及不同方向/多变量的试验研究。     

大热流背景下蜂窝板内流动传热的数值模拟

为研究蜂窝板内流体在大热流背景下的流动与传热规律,优化板件结构,建立了多种结构参数及流道形式的蜂窝板几何模型,并利用Fluent软件进行数值模拟。结果表明：流体与蜂窝板焊点碰撞生成的射流和小漩涡使湍流强度加剧、边界层被破坏;矩形和菱形两种焊点排布方式的传热与阻力性能差异不显著;焊点直径D和鼓胀高度H对蜂窝板性能的影响较大,焊点间距L对其影响较小,应根据具体情况选取合适的结构参数;折流焊缝能有效提升蜂窝板的换热效率,而交错式与螺旋式两种流道形式的传热与阻力性能较为接近。     

平翅片传热与流动特性的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent研究翅片管换热器的换热和压降特性。使用流固耦合准确确定翅片及管内外侧的传热边界条件，并利用场协同理论进行分析。将计算出的结果与试验结果进行比较。结果表明，数值模拟与实验结果吻合较好，数值计算可为换热器的结构优化和产品的研究开发提供依据。     

金属蜂窝板参数对其传热性能的影响

采用ANSYS有限元方法模拟金属蜂窝板的传热性能,并采用控制变量法和极差分析法研究了金属蜂窝板参数对其传热性能的影响。利用Swann&Pittman经验公式对蜂窝板传热模型进行验证,并深入研究蜂窝板参数对其传热性能的影响。结果表明:公式计算结果和模拟结果十分吻合,本实验建立的模型是合理的;增加蜂窝芯边长和蜂窝芯高度会降低当量热导率,而蜂窝芯厚度、上下蒙皮厚度及内表面发射率的增加会加大当量热导率;随着施加热流密度的增加,蜂窝芯厚度和下蒙皮厚度对当量热导率的影响几乎不变,而蜂窝芯高度、蜂窝单元边长、内表面发射率及上蒙皮厚度会加大对当量热导率的影响,而且各参数对当量热导率影响大小的排序会随着施加热流密度的改变而变化。     

套管双壳程对螺旋折流板换热器传热和阻力特性的影响

利用数值模拟法,通过改变套管双壳程内壳直径探究螺旋折流板换热器传热和阻力特性,获得其(壳侧外直径为250 mm系列的换热器)局部压力、温度及流场分布,同时分析不同内壳程管径对螺旋折流板换热器性能的影响。结果表明:合理的管径设置可以让换热器壳侧总压降最大降低比率达53.2%~55.4%,壳侧传热系数最大提升至4.32%~10.7%,内壳直径为108 mm时换热器的综合性能最好;内壳直径低于某一值(约95 mm)时,壳侧压降增长剧烈,而高于该值时,随着管径的增大,压降波动相对平缓,管径过大或过小均会弱化换热能力;套管双壳程结构虽然能有效改善螺旋折流板换热器性能,但是其管径的设置会舍弃掉部分换热管束,换热管束数量牺牲过多时,限制了换热能力的上限,即最优的管径布置也弥补不了它的换热缺陷。     

水平双侧强化管单管在R134a中的池沸腾传热实验研究

以R134a为工质,对几种双侧强化管进行满液式单管管外池沸腾传热对比试验,并用威尔逊图解法进行图解分离传热过程各分热阻。结果表明:在相同工质、换热水速、水温的操作条件下,单位长度管外翅片的数量、外翅滚切压溃后形成的孔穴形状、密度、开口大小、均匀程度对管外换热影响较大;同时,管内结构参数的优化能促进换热管综合换热性能的提高,且管内所供热水的压降与管内强化的结构参数有关;双侧强化管多孔蒸发管的研究重点应是如何进一步提高强化管外。     

单层与多层蜂窝芯玻璃钢蜂窝板的热性能模拟

基于ANSYS有限元软件,模拟研究了玻璃钢蜂窝板的稳态、瞬态传热。在与实际试验保持一致的情况下,建立了玻璃钢蜂窝板流体与固体耦合传热平面模型,研究了蜂窝芯为不同工况时,玻璃钢蜂窝板稳态与瞬态热性能、热量传递机制,稳态的热性能的当量热导率的模拟结果与Swann and Pittman经验公式计算的结果十分吻合,并且瞬态表面热响应的模拟结果与试验结果也较吻合,说明ANSYS有限元方法能够准确模拟玻璃钢蜂窝板传热。此外,蜂窝芯腔表面间的辐射换热是玻璃钢蜂窝板的一个重要的热量传递机制,在高温情况下应考虑辐射换热。随着蜂窝芯高度的增加,玻璃钢蜂窝板的导热系数逐渐增大。玻璃钢蜂窝板的总高度固定时,随着蜂窝芯层数的增加,玻璃钢蜂窝板的导热系数逐渐降低,温度逐渐降低并趋于稳定值。     

基于全板翅换热器溴化锂吸收式制冷机结构与性能研究

为了降低吸收式制冷机金属耗量,较小占用空间,提高制冷机传热传质性能,进而提高整机性能,在实验室建立了基于全扳翅式换热器的溴化锂吸收式制冷机,并在设计上采用了专利技术。介绍了这种新型制冷机的设计思想和结构以及传热性能,并与管理壳式吸收式制冷机进行了比较。     

振动管外流动与传热实验研究及场协同分析

采用实验与数值模拟相结合的方法研究了振动管外的流动及传热特性,利用正交设计方法分析了振幅、频率等参数对换热性能的影响,得到了低频区内换热效果与振动参数间的拟合关联式,并基于场协同理论得到了管外近壁区的协同角余弦值随频率、振幅的变化规律。通过分析发现：振动强化传热的效果随着频率和振幅的升高而显著增强,共振工况下换热最强。对比不同管型的换热性能,沿椭圆管短轴方向振动的传热效果最好,圆管次之,长轴最差,证明管型也为影响振动工况下对流换热性能的重要参数。     

多孔泡沫材料强化传热特性及场协同分析

实际生产生活中使用到的多孔泡沫材料通常都是非均质的,文章建立了多孔泡沫材料均质与非均质模型,结合场协同理论,从速度与温度梯度矢量的协同关系出发,分析了多孔泡沫材料内部单相流体对流强化换热的物理机制,研究了孔隙率、孔密度以及空气流速对流体顺流方向协同性能的影响。研究表明:场协同原理适用于分析多孔泡沫材料的强化传热机制;多孔泡沫材料孔隙中心与骨架后缘处的协同程度最好,骨架侧缘协同程度最差(协同角接近90°);非均质多孔泡沫材料孔壁附近协同程度较差,相同条件下全场平均场协同角比均质泡沫大;多孔泡沫材料越均匀全场协同情况越好,在相同流速、孔隙率和孔密度下,均质泡沫材料全场平均协同角余弦值可达非均质泡沫的1.2倍。计算结果表明,空气流速为3m/s时,孔隙率为0.8、0.85和0.9的多孔泡沫材料强化传热强度分别是普通平直翅片的3.3倍、1.9倍和1.2倍。该研究对新型散热器设计具有指导意义。     

水-空气翅片管换热器实验研究与数值模拟

通过对翅片管式换热器的设计和实验研究,得出了该换热器的性能曲线,此外还对换热器内部流场和温度场进行了三维数值模拟计算。从实验和模拟结果分析可知,实验所得传热因子j较模拟结果有12％范围内的减小,而阻力因子,有4％～16％的增大;翅片间距和管排密集度对翅片管换热器性能影响很大,减小翅片间距和增大管排密集度均能增强换热器的换热效果,但压力损失也明显增加。     

扭曲扁管冷凝器强化传热及污垢特性实验研究

为了研究扭曲扁管在冷凝器中的运行特性,采用实验研究方法对扭曲扁管与普通直管的传热、流动阻力和污垢特性进行了研究.实验采用φ25×2.5的普通直管和由同种直管制成的扭曲扁管,扭曲扁管导程分别为120mm、150mm、180mm.实验表明,导程减小,阻力系数增大,扭曲扁管流动阻力系数约为直管的1.75～2倍.扭曲扁管的传热系数在洁净状态下约为直管1.2～2.3倍,在污垢状态下,约为直管1.8～2.1倍.随着Re增大,污垢热阻减小,但螺旋扁管的减小速度比直管更大,在Re=3000情况下螺旋扁管的污垢热阻与直管相近,当Re》6000时,螺旋扁管污垢热阻约为光管的0.16～0.42倍.通过分析,得出了污垢状态下实验扭曲扁管的最佳工作区.     

带螺旋折流板的中空换热器振动和传热特性分析

为改进换热器内螺旋传热元件的振动均匀性及提高换热器的综合传热性能,提出一种带有螺旋折流板(hollow helical baffle, HHB)的中空换热器,采用双向流固耦合计算方法,研究了入口流速及折流板安装位置对换热器振动及传热特性的影响。结果表明：带螺旋折流板的中空换热器可有效均衡振动特性,提高传热特性;增加入口流速,传热元件振动幅值和换热系数增大;折流板安装在换热器上部时,平均振动幅值最大,平均传热系数最小,传热均匀性最好;带螺旋折流板中空换热器的PEC(performance evaluation criteria)值大于1,实现了强化传热的效果,折流板安装在换热器的下部、上部、左部和右部时换热器的PEC值比传统螺旋弹性管束换热器的PEC值分别提高了2.04%,7.87%,1.32%和0.03%,折流板安装在上部时PEC值最大,综合传热性能最好。     

管壳式换热器壳程的传热强化

本文介绍管壳式换热器壳程的强化传热技术,简述换热器壳程的典型结构、性能,分析强化传热机理。     

折流板对改进型平面弹性管束换热器传热特性的影响EI北大核心CSCD

基于传统平面弹性管束(plane elastic tube bundle,PETB)换热器,通过进行结构改进,提出了一种改进型PETB换热器。研究了折流板结构参数(高度和弧度)对改进型PETB换热器传热特性的影响。结果表明:随着折流板高度增加,内部传热元件的振动强度减小,传热元件的振动强化传热性能和换热器的综合传热性能均提高。当比例因子由0.70增加到0.80时,监测点的振动幅值降低7%以上;振动条件下传热元件的平均努赛尔数提高5.50%,换热器的综合传热性能评价指标(performance evaluation criteria,PEC)提高1.42%。折流板弧度的变化影响传热元件的振动强度和传热性能,当折流板弧度为10°时,监测点的振动最剧烈,传热元件的振动强化传性能和换热器的综合传热性能均最高。与弧度为0°和20°相较,监测点的振幅最大分别提高6.27%和6.63%;振动条件下传热元件的平均努赛尔数分别提高2.91%和2.78%,换热器的综合传热性能评价指标PEC分别提高0.83%和3.23%。     

蜂窝管湿式电除尘器内部流动特性研究

湿式电除尘技术能够有效降低火力发电过程中的烟尘排放浓度。为研究湿式电除尘器在运行过程中喷雾对内部流场的影响,采用计算颗粒流体力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法对喷嘴位置及喷嘴启用前后除尘器内部流场进行数值模拟,对除尘器内部流场、液滴分布和喷雾轨迹等进行深入分析。结果表明:喷嘴启动时,会提高喷嘴附近烟气流速,同时引起蜂窝管段烟气速度场不均匀;当喷嘴布置在管内时,会加速管内烟气流速,不利于粉尘捕获。研究结果可为实际工程中调整雾化区域提供理论参考依据。     

十二排圆形翅片管换热器的传热与流动特性研究

采用数值计算方法研究12排大管圆形翅片表面空气侧流体的流动特性,获得不同雷诺数下圆形翅片的速度分布云图、温度分布云图和流线分布图,并将模拟的结果与实验和实验关联式分别进行验证。研究结果表明：翅片间距为9.6mm第一排管壁侧和翅片表面的传热系数分别是翅片间距为2.4mm的1.67和0.97倍;前面六排翅片表面和管壁表面的传热系数具有很强的波动,而在第六排后翅片表面和管壁表面的传热系数趋向于稳定。     

铝管替代铜管空调冷凝器传热特性研究

当前在空调领域中用铝管代替铜管越来越受重视。冷凝器作为空调中使用铜材料较多的器件,为了节约原材料成本,采用铝管替代铜管很有必要。通过对铝管替代铜管的空调套片式冷凝器换热量的理论计算与实验分析,验证了传热理论计算模型的正确性,并对其进行了传热特性研究。结果表明:在实验研究中与铜管冷凝器加工工艺相同的铝管冷凝器管壁与翅片间接触热阻即使增大较大,对铝管换热量亦无明显影响,而制冷剂管内的凝结换热系数对其影响较大,表面温度实验也验证了这一结论,同时对实验数据拟合得出铝管冷凝器管内凝结公式系数的理想值。