椭圆截面螺旋铜管换热器传热性能分析

为了得到具有更高传热特性的换热装置，在椭圆截面螺旋铜管(ESSCT)换热器内安装螺旋折流板和中空管，对其进行了结构改进。采用双向流固耦合计算法，研究了不同入口流速和不同ESSCT截面横纵向半径比(e)条件下，改进后ESSCT换热器的振动强化传热特性。研究表明，可将传热元件由传统的圆形截面变为椭圆形截面来获得具有更高传热性能的换热设备。当截面为椭圆形(e≠1)时，ESSCT的传热性能获得了不同层次的改善。尤其当e=2时，ESSCT的传热性能获得了最大幅度的提高，此时换热器综合强化传热性能最强。ESSCT的平均面均传热系数(SAHTC)和强化传热评价指标(E_pec)及其增幅均随入口流速增加而增大。此外，单位压降下的SAHTC在低流速时效果更明显，其随入口流速的增加而减小。研究结果对新型ESSCT换热器设计应具有一定的指导意义。     

内置转子圆管管内沸腾强化传热数值模拟研究

利用Fluent软件中欧拉多相流模型下的Rensselaer Polytechnic Institute （RPI）沸腾模型对内置单元组合转子换热管和光管在过冷沸腾工况下的传热过程进行数值模拟,得到换热管内汽相分布、速度场、努赛尔数以及进出口压降等参数,并通过综合评价因子（PEC）对内置转子换热管的综合传热性能进行评价。结果表明：加装了组合转子后,管内流体由单一的轴向运动变为复杂的螺旋运动;在入口流速0.1~0.5 m/s的模拟范围内,随着入口流速的减小,内置螺旋三叶片转子换热管的汽相体积分数比光管提高2.7%~25.8%,努塞尔数提高了约8.1%~10.79%;在不同入口流速下螺旋三叶片转子和低流阻转子的PEC值均大于1,内置低流阻转子换热管的汽相体积分数比光管提高1.13%~13%,努塞尔数提高约3.6%~8%。螺旋三叶片转子和低流阻转子均具有强化传热效果,且螺旋三叶片转子的强化传热效果要优于低流阻转子。     

椭圆齿旋流口平带传热管内自动清洗及其传热强化

介绍了一种特殊结构的旋流口椭圆齿平带的研制。平带上的每个椭圆齿都是使平带自转的流体动力结构元素,平带两侧的旋流口结构能够使管内的部分液体形成螺旋线流,因而具有近似斜齿纽带那样能够在较低流速下自转实现管内污垢在线自动清洗的宝贵性能。由于椭圆齿后的大量涡流、管内部分液体流线转变为螺旋线流股以及螺旋线流股与轴向流股分合交错这样3方面的作用,管内的对流传热强化的幅度由此远远高于光滑纽带。试验结果表明,这种平带不仅容易制造,并且综合性能好,在管内流速0.5m/s左右就可运行;管内侧的传热系数提高170%,流体阻力在一般工程许可的范围内,因此具有较高的工程应用价值。     

齿带强化加热室自然循环蒸发器的优化设计

自然循环蒸发器的结构设计以动力矩强化能够低流速自动清洗和以强化的自然循环推动力替代强制循环泵为优化目标.研究建立了进入管内斜齿扭带自转动力矩理论计算式,由此得到蒸发器加热室结构优化设计的原则是加热管Ф38×3×2000的立式短管加热室结构,管内安装宽度26mm、斜角35°、齿距60mm的斜齿扭带.以自然循环推动力计算式为理论基础,得到蒸发器自然循环推动力强化的沸腾室结构优化设计原则是较大深度、较大横截面、出口部形状逐渐扩大.按此原则结构设计的蒸发器的试验研究表明,齿带加热室传热系数提高了171%—91%、阻力在7000Pa以下、循环母液的进出口温度可以提高3℃左右,自然循环推动力可以达到12000Pa以上,显著地高于自然循环阻力;自然循环流速可以稳定在0.80m/s以上、甚至更高,斜齿扭带能够可靠地连续自转清洗防垢.因此,这种蒸发器能成功地解决传统蒸发器周期性停车清洗和强制循环泵高电耗两大难题,为蒸发生产企业创造很高的经济效益.     

钛合金螺旋扁管换热器流阻与传热性能实验研究

为研究钛合金螺旋扭曲扁管换热器壳侧选用高黏度导热油的传热规律,对钛合金螺旋扁管换热器的壳侧在层流(Re2 000)与过渡流(2 000Re9 000)状态的传热性能进行实验研究,与分别采用钛合金圆管与螺旋槽管作为换热元件的折流板换热器进行比较,根据实验数据并采用多元线性拟合对扁管壳侧的努塞尔数Nu与阻力系数f进行拟合,其最大拟合误差都是±10%。实验结果表明,螺旋扁管换热器的壳侧在层流与过渡流均有明显的强化传热效果,其强化传热指标h/Δp是螺旋槽管换热器的1.7~2.5倍,光管换热器的2.3~4倍。在层流与过渡流状态下,扁管尺寸、Re、Pr对传热影响较大,螺旋扁管换热器特别适合层流换热。     

电厂汽轮机组冷凝器扭带自动清洗技术研究

介绍了自转塑料扭带的污垢自动清洗原理 ,模拟试验表明本研究设计的清洗扭带可以满足电厂汽轮机组冷凝器的污垢清洗要求 ;同时简述了自动清洗扭带的传热强化功能及其实测结果。通过传热学计算讨论了不同厚度污垢对运行真空度的影响 ,且举例分析了采用自动清洗扭带后发电机组的预期增产效益     

R134a中润滑油对强化管外池沸腾传热影响的实验研究

对3根高效强化管(E21、E22、E23)在饱和温度为5℃和10℃的工况下进行了水平管外含油R134a池沸腾传热的实验研究.实验结果表明:相对于光滑管,强化管E21、E22和E23的管内传热系数强化倍率分别为3.703、3.035和2.709;在蒸发温度为5℃时,在不同的流速下,含油率为100×10-6的外表面传热系数比含油率为50X10-6的传热系数增加了3.79,6～7.2%,而在10℃时增加了0.8%～10.9%.研究结果对于制冷系统中蒸发器的设计具有一定的参考作用.     

内置转子换热管强化传热性能研究

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，实验研究了阶梯对螺旋叶片转子强化传热性能的影响。实验结果表明，在相同的雷诺数条件下，内置阶梯型螺旋叶片转子换热管的努塞尔数及阻力系数较无阶梯的螺旋叶片转子分别高出了7.8%~13.1%和24.1%~33.8%，同时性能评价因子（PEC）明显高于无阶梯的螺旋叶片转子，从而验证了阶梯可明显提高螺旋叶片转子强化传热的综合性能。     

自转塑料纽带的电厂冷凝器自动清洗效益

简要介绍了污垢对电厂冷凝器真空度和出力的严重影响,叙述了自转塑料组带的污垢自动清洗原理,模拟试验证明自转纽带的清洗除垢能力强,足以满足传热设备的清洗防垢要求.以电厂汽轮机的凝汽器污垢清洗为例,定量分析了不同厚度污垢对传热系数的影响幅度,举例计算采用自转塑料纽带清洗技术可以创造的高效益.     

螺旋槽管强化传热机理及性能的数值研究

基于Fluent对9根具有不同结构参数的单头螺旋槽管进行了数值研究,得到了螺旋槽管内流体速度和温度分布,从微观上说明了螺旋槽管强化传热的机理。数值计算结果表明,在研究的雷诺数Re范围内(10 000~45 000),螺旋槽管的努塞尔数Nu是光管的1.34~2.01倍;阻力系数f是光管的2.01~6.40倍;Nu和f随槽深e的增加而增加,随节距p的增大而减小。螺旋槽管传热的综合性能明显优于光管,在换热面积和泵功率消耗相同的情况下,综合性能最好的2#管可使换热量提高14%~19%。     

水在螺旋盘管内的换热及压降特性研究

螺旋盘管及螺旋套管换热器因其优越的结构特性和高效的换热效率,在制冷、空调、热泵、化工等领域内都得到了广泛应用,研究水在这类换热器中的对流换热与压降具有重要的实用价值。文中对水在4种不同结构参数的螺旋盘管换热器内的换热及压降特性进行实验研究,工况范围:Re为4 000~9 000,水的体积流量为200~350 L/h,加热功率为80~350 W.实验结果表明:水的平均换热系数与压降均随Re的增加而增大,相同Re时,最大平均换热系数出现在SC型螺旋盘管中,这是因其最小的弯曲半径所致;水在BE型螺旋盘管内的压降最大,SC型次之,这是因管长与弯曲半径共同影响所致。平均换热系数随加热功率的增加而增大,相同加热功率时,水在SC型螺旋盘管中的换热系数最大,BE型始终大于SE型,而BC型随水流量的不同而异。实验结果与计算结果的比较表明:螺旋盘管的换热强化作用随Re增大而逐渐减弱,在4种螺旋盘管中,SC型具有最佳的换热强化效果,这一结果与实验结果相吻合。研究结论为螺旋盘管及螺旋套管换热器在诸多领域内的应用提供了参考依据。     

自转塑料纽带的电厂冷凝器自动清洗效益

简要介绍了污垢对电厂冷凝器真实空度和出力的严重影响，叙述了自转塑料纽带的污垢自动清洁原理，模拟试验证明自转纽带的清洗除垢能力强，足以满足传热设备的清洗防垢要求，以电厂汽轮机的凝汽器污染清洗为例，定量分析了不同厚度污垢对传热系数的影响幅度，举例计算采用自转塑料纽带清洗技术可以创造的高效益。     

塑料换热器在污水源热泵系统中的应用分析

污水源热泵是高效的环保节能系统.污水水质的特殊性使得在回收污水热能时换热设备的选择以及水质对换热设备的腐蚀和结垢都成为其推广的障碍.根据现有的污水源热泵系统换热装置存在的问题,结合塑料换热装置的特点,提出采用塑料换热器代替金属换热器.通过对塑料换热器在腐蚀、结垢、价格等方面与金属热换器的比较,发现其具有明显优势.对塑料换热器阻力、强度、传热性能的分析,证明塑料换热器在污水源热泵中应用是可行的.     

烟道气的冷凝传热与脱硫的实验研究

实验研究了锅炉烟气在轴流式塑料螺旋板空气预热器中的传热特性．与圆管内和圆形套管内层流单相对流换热进行了比较．具有烟气冷凝的对流换热研究反映冷凝换热与单相对流换热具有同等重要性,与纯蒸气冷凝换热有明显不同,也不同于湿空气去湿过程．采用修正后的古典膜模型对烟气冷凝的计算与实验结果有较好的一致性．伴随烟气冷凝,烟道气中所含SO2和NO2被冷凝液吸收,降低了有害气体浓度．     

Physical quantity synergy in the field of turbulent heat transfer and its analysis for heat transfer enhancement

Based on the principle of physical quantity synergy in the field of laminar heat transfer, and according to the models of zero equation and k-ε two equations for the turbulent flow, the synergy equations for both energy and momentum conservation in the turbulent heat transfer are established. The synergy regulation among heat flux, mass flow and fluid driving force, and the mechanism of heat transfer enhancement it reflects are revealed. The synergy principle of physical quantity in the thermal flow field is extended from laminar flow to turbulent flow. The principle is verified to be universal by the calculation of heat transfer enhancement in a tube with an insert of helical twisted tape. Thus, corresponding to the synergy relation among physical quantities in the turbulent flow field, the performance of convective heat transfer and flow resistance for the tubes with different heat transfer components and surface can be compared through theoretical and computational analysis, which thereby provides a guidance for designing heat transfer units and heat exchangers.     

螺旋折流板换热器壳程传热和压降的实验研究

实验研究了螺旋折流板换热器的传热性能和壳程压力降,并与传统的弓形折流板换热器进行比较。结果发现如果螺旋折流板螺旋角过小（小于15°）,螺旋折流板换热器壳程压力降可能会超过普通弓形折流板换热器;螺旋角增大（大于15°）,螺旋折流板换热器壳程传热系数会下降。综合考虑螺旋折流板换热器的壳程压力降和壳程传热系数,螺旋折流板螺旋角不能过大,也不能过小,所以在工程设计中,螺旋角一般应取在6°~12°之间。     

冷冻机组水冷器污垢经济损失研究报告

概要地叙述了换热设备污垢对发达国家经济所造成的损失。通过有无自动清洗技术的对比试验和实际测试，结合献统计数据，对冷冻机组水冷器污垢引起的效率损失作出评估。在此基础上根据《中国机械工业年鉴》数据，从宏观上逐项分析评估水垢造成我国冷冻机组水冷器的设备费、运行水费和运行电费三方面的损失，总计达到每年36亿元以上。因此，在水冷器中大力推广自动清洗技术具有十分重要的经济意义。     

偏心矩形盘旋套管式气冷器传热特性研究

为探究偏心结构对二氧化碳套管式气冷器换热性能的影响,基于Fluent软件建立同心矩形盘旋套管和偏心矩形盘旋套管式气冷器,对比相同操作条件下的温度云图、速度云图和比热容云图,分析对流换热系数、湍流动能和压力曲线。数值模拟结果显示,与同心套管式气冷器相比,偏心套管式气冷器的云图偏斜程度大于同心结构,平均对流换热系数和湍流动能分别较同心结构提升了12.99%和15.38%,最大压降增大了14.85%,偏心套管总的换热性能优于同心套管。研究结果证明了偏心套管式气冷器结构优于同心套管式气冷器,为超临界CO₂热泵中的矩形螺旋管缠绕气体式冷却器设计、运行以及热效率的提升提供了科学依据,对高效换热器的应用具有重要的实际意义。     

基于HTRI的螺旋折流板换热器最佳螺旋角研究

运用HTRI软件模拟操作参数相同时不同壳体直径、不同粘度的壳程介质的多个换热器,研究了壳体直径和壳程介质粘度对最佳螺旋角的影响（单位压降下换热系数最大时对应的角度）。结果表明在总体结构参数和操作参数不变的情况下,每一种尺寸的壳体直径都对应着一个最佳螺旋角,流量的改变对最佳螺旋角无影响;壳程介质粘度越小时,最佳螺旋角越小。     

场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究

对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究,并与光滑铜管作比较,考查该传热管型在吸收过程中的强化作用.实验测量参数包括;溶液进出口温度、浓度,流量,冷却水进出口温度、流量等.实验结果表明,两种强化传热管型在低雷诺数时对LiBr降膜吸收传热的强化比分别为20%和50%,而且随着雷诺数的增大而增大.利用场协同理论和降液膜流动的波动特性分析了强化降膜吸收过程传热特性的物理机制,发现速度矢量与温度梯度的夹角及降液膜厚度形成的阻力对对流换热有一定影响.