无管换热器的稳态换热特性

对无管换热器中颗粒帘换热单元的稳态换热特性进行了研究,为目前空气预热器的研究提供新的指导方向.通过传热数学模型构建、详细数学计算和定量分析,研究了颗粒质量流量对换热单元以及无管换热器出口温度的影响.研究结果发现,在颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间实现深度换热,换热效果明显;在满足颗粒帘空隙率大于0.98的条件下,颗粒质量流量越小,气固颗粒在换热通道中越容易达到换热平衡;由于换热单元中间冷热源-气固颗粒之间的温差小,换热单元的换热效率低,使得由换热单元组成的无管换热器冷热气体之间的整体换热效率较低.     

换热器折流区域流路的传热分析及与逆流换热偏差的研究

本文采用换热器壳程流路传热分析的方法,对换热器折流区域流路的传热进行了数学分析,并与纯逆流的换热过程作了对比。通过数学分析,对换热器折流区域的传热性能在不同的冷热流出口温度比例条件下较逆流换热过程性能偏离的程度得到了定量的结果,给出了在换热器中冷热流体在不同的换热任务时应该选择的折流区域与逆流区域的面积比例关系。揭示了现有换热器技术在结构大型化之后难以在单个换热器中完成冷热流体出口温度比例小于1换热的原因,并给出了大型换热器结构改进的有效途径。     

双变量试差算法及其在循环水系统中的应用

基于末端热交换器冷流体流量核算的对数平均温差法,提出一种双变量试差计算方法以核算冷却循环水系统冷流体质量流量与出口温度。该算法将冷热流体出口温度约束引入换热器数学模型的求解过程中,选择末端换热器冷流体的质量流量、温度这2个变量代入换热器的热平衡方程和传热方程,计算换热量与热流体出口温度,不断修正冷流体质量流量与出口温度,直至热流体出口温度达到设定要求,且冷流体出口温度满足限制条件为止。以某工厂循环水系统节能优化设计为例,对比研究单变量试差法和双变量试差法在换热器冷流体流量核算中的应用。研究结果表明:按双变量试差法优化后的系统既能保障换热器的冷却效果,又能使冷流体出口温度满足控制要求。     

串级换热系统最优传热面积的分配

在石油、化工、轻工、冶金等工业中,充分利用和回收系统的热量,不仅可减少能量的消耗,而且可降低冷却系统的负荷,减轻水和空气的污染。本文针对已知的串级换热系统,研究一般情况下,如何分配各级换热器的传热面积,从而使待加热或冷却的流体依次通过各换热器后其出口温度达到最优。以下用流体的加热为例进行分析。一、系统流程给定、各级热流体入口温度已知情况下最优传热面积的分配 前人曾利用平均传热温差方法,对换热器中两流体逆流换热、各级热流体的热容量流率均相同,且等于冷流体的热容量流率,以及各换热器的传热系数均相同这些条件下的…     

气—气热管换热器的传热有效度—传热单元数设计方法

用传热有效度－传热单元数法对热管换热器中连续变化的流体温度进行了计算，得到了冷，热流体之间的换热量和各排热管出口处的流体温度。这种方法物理概念清晰，计算程序简单，计算结果准确，是一种较完善的热管换热器设计计算方法。     

运用夹点设计法对一实际换热网络的改造

随着能源价格的不断提升,化工企业的节能降耗成为紧迫必行的任务。通过在对一实际过程的换热网络结构分析的基础上提取热、冷工艺物流,在给定的最小传热温差(20℃)限制下运用夹点设计法合成具有最大热回收的新换热网络;采用断开热负荷回路、取消热负荷较小的换热器达到减少换热器个数、简化网络的目的;由于热负荷转移造成了某些换热器传热温差违反最小传热温差限制、甚至出现传热温差为负值(违反热力学第二定律)的情况,采用能量松弛法恢复这些换热器的传热温差至给定的最小传热温差。经过调优后换热器网络总换热设备个数与原实际网络的相同,但与原实际网络相比,热、冷公用工程均节省1 220 k W。     

换热器壳程流路分析及折流与逆流的换热偏差

热流体与冷流体的出口温度比α对换热器的有效传热温差有重要影响,不同的α代表不同的换热深度.为探讨管壳式换热器换热深度与长径比的关系,文中采用流路分析法对换热器壳程折流区域的传热性能进行数学分析,并与纯逆流情况作对比.结果表明:在深度换热的临界点(α=1),折流区域的换热性能远低于逆流换热,应避免折流区域靠近临界点操作;换热器折流与逆流区域传热温差的偏离量随α变化,为避免偏移量过大,应控制折流区域面积占总传热面积的比例;α1时,为使传热温差偏移小于5%,应使折流区域面积占总传热面积的比例小于0.6/R1a,c(R1a,c为临界点逆流冷流体出口、进口温差与算术平均温差之比).文中揭示了现有换热器结构大型化之后难以实现α1的原因,并给出了一种可以增加换热深度受限的有效结构——壳程多通道结构.     

以分析法比较流体的换热性能

基于换热过程中的损失率能定量地反映该过程中流体的传热与流动的综合性能这一特性，借助换热过程的损失率方程，分析比较了几种流体工质在不同换热方式下的综合特性。比较结果表明，液体（如水）有远优于气体（如空气）的流动与传热的综合性能，且随着流体温度的升高其优势更为明显。同时表明分析法在定量评价换热工质性能的突出特点及工程上的应用价值。     

气─气热管换热器的传热有效度传热单元数设计方法

用传热有效度传热单元数法对热管换热器中连续变化的流体温度进行了计算,得到了冷、热流体之间的换热量和各排热管出口处的流体温度。这种方法物理概念清晰,计算程序简单,计算结果准确,是一种较完善的热管换热器设计计算方法。     

管壳式换热器热-磁-流耦合强化换热数值分析

采用Fe₃O₄/水磁性纳米流体和磁场改善管壳式换热器壳程的对流换热性能。通过三维数值模拟，分析了磁性纳米流体体积分数、流率和磁感应强度对管壳式换热器对流换热性能的影响。结果表明，换热器的传热率和强化效应会因为纳米粒子的导热系数和布朗运动而得到提高，但当体积分数大于1%时，提升幅度会逐渐减小并且效能评价系数会降低。相比其他性能强化技术，磁场对磁性纳米流体的作用可以使换热器在压降增加不大的情况下显著提高换热性能；与没有施加磁性纳米流体和磁场的情况相比，磁场下加入了Fe₃O₄/水磁性纳米流体的管壳式换热器的传热率提升最高可达68.2%，而压降只增加了13.8%，与施加了磁性纳米流体而没有施加磁场的情况相比，其传热率的提升最高可达46.7%，而压降只增加了1.96%。磁性纳米粒子本身具有的高导热性质和其布朗运动效应以及磁性纳米流体在垂直均匀磁场的作用下带动壳程流体形成的由内向外的旋流，加剧了对热边界层的扰动和冷热流体的混合，是对流换热性能增强的主要原因，且磁感应强度越大，流体流率越低，磁场对流体综合传热性能...     

The entransy dissipation minimization principle under given heat duty and heat transfer area conditions

Under given heat duty and heat transfer area conditions, the equipartition of the entransy dissipation (EoED) principle, the equipartition of the temperature difference (EoTD) principle, and the equipartition of the heat flux (EoHF) principle are applied to the optimization design of a heat exchanger with a variable heat transfer coefficient. The results show that the difference between the results obtained using the EoED and EoTD principles is very small, far smaller than that between the results obtained using the EoED and EoHF principles. The correct entransy dissipation minimization principle is chosen to optimize the parameters in the hot and cold fluids in a two-fluid heat exchanger, under given heat duty and heat transfer area conditions. The results indicate that the proper choice of the two alternative fluids has an important role in the successful application of the entransy dissipation minimization principle. The fluid that could improve the total heat transfer coefficient should be chosen, or the fluid that makes the temperature profiles of the hot and cold fluids parallel and decreases the temperature difference between the hot and cold fluids after optimization simultaneously, could be the proper one.     

理查德森数对多孔介质T型管道近壁面处流动与传热的影响

对多孔介质T型方管内冷热流体混合过程的流动和热传递进行大涡模拟,获得了近壁面处湍流混合的瞬时速度和温度,分析了3种理查德森数（Ri=-0.517,-0.093,0.517）对流动与传热的影响。数值结果表明：无论理查德森数Ri为正或负,在热流体区,多孔介质骨架温度较低,而在冷流体区,多孔介质骨架温度较高,说明热量从高温流体通过多孔介质向低温流体传递;最大温度波动发生在近壁面处的上部;由于多孔介质的湍动增强作用,减弱了浮升力对流动的影响,不同理查德森数对流动和传热的影响不够明显。     

Entransy-dissipation-based thermal resistance analysis of heat exchanger networks

Heat exchanger network optimization has an important role in high-efficiency energy utilization and energy conservation. The thermal resistance of a heat exchanger network is defined based on its entransy dissipation. In two-stream heat exchanger networks, only heat exchanges between hot and cold fluids are considered. Thermal resistance analysis indicates that the maximum heat transfer rate between two fluids corresponds to the minimum entransy-dissipation-based thermal resistance; i.e. the minimum thermal resistance principle can be exploited in optimizing heat exchanger networks.     

多孔泡沫金属换热器内部的非热力学平衡

应用Brinkman-extended Darcy流动模型,对恒热流密度条件下,方形轴流式多孔泡沫金属换热器内流体与泡沫金属之间的瞬时局部非热力学平衡情况进行了分析。结果表明:当流体在低孔隙率、低ppi数的多孔泡沫金属通道内低速流动,以及当流体和多孔泡沫金属间存在较大的导热能力差异时,两者间的瞬时局部温差较大,不可忽略。     

A novel method to improve the performance of heatexchanger——Temperaturefields coordination of fluids

The methods to enhance the heat transfer in heat exchanger may be classified into two levels: one is to improve the heat transfer coefficient; the other is to upgrade the whole arrangement of the heat exchangers. For the second level, the performance of heat exchanger can be upgraded by increasing the coordination degree between the temperature fields of cold and hot fluids. When the temperature distributions are similar to each other, the temperature difference field (TDF) is more uniform, which means that the temperature fields are more coordinated with each other. For the cross-flow heat exchanger, rearrangement of the heat exchange surface area should improve the heat transfer effectiveness, which is even equal to that of the counter-flow heat exchanger when the surface area is reassigned optimally. For the multi-stream heat exchanger, the thermal performance is also dependent on the uniformity of the TDF, and the parallel-flow arrangement may achieve higher heat exchange effectiveness than the counter-flow arrangement, which indicates that the performance of heat exchanger depends on the coordination degree of temperature fields instead of the flow arrangement.     

A novel method to improve the performance of heat exchanger——Temperature fields coordination of fluids

The methods to enhance the heat transfer in heat exchanger may be classified into two levels: one is to improve the heat transfer coefficient; the other is to upgrade the whole arrangement of the heat exchangers. For the second level, the performance of heat exchanger can be upgraded by increasing the coordination degree between the temperature fields of cold and hot fluids. When the temperature distributions are similar to each other, the temperature difference field (TDF) is more uniform, which means that the temperature fields are more coordinated with each other. For the cross-flow heat exchanger, rearrangement of the heat exchange surface area should improve the heat transfer effectiveness, which is even equal to that of the counter-flow heat exchanger when the surface area is reassigned optimally. For the multi-stream heat exchanger, the thermal performance is also dependent on the uniformity of the TDF, and the parallel-flow arrangement may achieve higher heat exchange effectiveness than the counter-flow arrangement, which indicates that the performance of heat exchanger depends on the coordination degree of temperature fields instead of the flow arrangement.     

海上电泵结蜡井热循环洗井工艺参数优化设计

为探索海上油田电泵举升结蜡井热循环洗井工艺井筒温度场分布规律，综合考虑潜油电机增温、电缆散热、热流体注入量、注入深度、注入温度、结蜡管段传热和海水空气导热的影响，基于热能守恒原理，建立了电泵井结蜡热循环洗井工艺井筒温度场计算模型，分析了热流体注入温度和注入量对混合产出流体的井筒温度分布的影响。研究结果表明，随着注入量的增加混合产出液沿程井筒温度增加，随着注入温度的增加混合产出液沿程井筒温度增加。该方法可有效指导现场措施工艺的实施，达到延长结蜡井的清蜡周期、延缓产液/产油量下降速度的目的。     

板翅式回热器试验与数值模拟研究

选取圆弧截面平直翅片板翅式回热器芯部中间冷热流体各两层作为控制单元体,引进对称面和内部耦合方法建立数学模型,应用Fluent软件对单元体进行三维数值模拟,得出了芯体内部的温度场、流场和压力场.对回热器芯体内部的换热和流动情况进行分析,得出了换热性能准则关系式和阻力性能准则关系式.通过对回热器运用稳态等流量进行传热性能和阻力性能试验,得出了相应的换热和阻力准则关系式,并将数值模拟结果与试验所得结果进行了对比分析.     

换热器传热过程的熵产分析

本文从热力学第一及第二定律出发,分析换热器传热过程的熵产率,从而建立传热过程的熵产率关系式,并以此对换热器的传热及流动性能进行定量分析,进而寻找使熵产率为最小时的换热器的有关参数,为换热器的优化设计及校核提供最佳数据.