波纹管内的流动与传热强化研究

通过数值模拟和实验验证考查了流体在波纹管内的流动与传热情况,研究了不同的流体雷诺数、波形及管径大小对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在湍流范围内,波纹管的强化传热倍数达到相同条件下直管的1.78~3.10倍,且最佳强化效果出现在Re=10000附近;文中拟合出的考虑波形影响的波纹管内传热准则方程,对波纹管的工程设计和应用具有一定的指导意义。     

新型内翅式氮气换热器对流换热性能研究

通过实验的方法研究了一种新型内翅式氮气换热器的对流换热和阻力特性,建立了所测Re范围内对流换热和阻力实验关联式,并且在相同质量流量、相同泵功率、相同阻力降的条件下比较了该翅片管与普通光管之间的传热效果.与类似的波纹管的换热效果进行了比较,结果表明,新型内翅式氮气换热器具有较好的换热效果,特别是在较低Re条件下,效果更加明显.     

紧凑型滚压强化管管束内水和盐水的沸腾强化换热特性

对水平光滑和滚压强化两种传热管管束在不同压力条件下的窄小空间内沸腾强化换热进行了实验研究，确认了窄小空间能够有效强化沸腾换热特性，存在着一个换热强化效果最好的最佳管距．当管距很小时，光滑管几乎具有和强化管相同的换热特性．实验范围内盐水浓度对换热特性几乎无影响．实验证明，对紧凑满液型蒸发换热器，利用传热管管束狭窄空间内早期沸腾强化换热机理，可以将中小热流密度条件下的自然对流换热转化为旺盛核沸腾换热，其换热性能大大优于传统的降膜式蒸发换热器．     

强化换热扁管结构最优化分析

基于扁管传热和阻力实验研究,从换热设备小型化角度,以相同换热量和泵功耗下单管体积作为评价换热元件性能的评价准则,对不同压扁程度的扁管进行评价分析。在某一换热工况下对扁管结构尺寸进行优化设计计算。计算结果表明:以圆管为比较基准,在满足给定约束条件具有相同换热量和泵功耗的条件下可以使换热管的体积减小46.4%,可见优化效果显著;该方法可以为工程设计提供参考。     

煤粉加压气化炉膜式螺旋管和蛇形管对流传热特性研究

对煤粉加压气化炉对流段的不同换热结构进行了换热特性的实验研究,其中换热结构包括膜式螺旋管环形通道换热器和膜式蛇形管平行通道换热器,实验气体为单质气体N2、He及其混合气,实验压力为0.5～3.5MPa.为此,针对不同冲刷形式、不同气体和压力提出了换热器换热系数及其扩展的计算方法,同时给出了典型冲刷形式的对流换热的关联式和适用条件.实验研究表明:冲刷形式对换热系数有很大影响,单通道和多通道换热系数与换热面积之间呈加权平均的关系;在相同换热条件下,膜式螺旋管环形通道换热器的换热系数高于膜式蛇形管平行通道换热器.     

蛇形管平行通道中高压气体的对流换热特性研究

在高温加压的条件下研究了膜式蛇形管平行通道换热器的对流换热特性,试验气体为N2,试验工质的压力为0.5～3MPa.提出了不同冲刷形式、不同压力下的具体换热系数计算方法,同时给出了典型冲刷形式的对流换热关联式及其适用条件.试验研究表明:冲刷形式对换热系数有很大影响;单通道与多通道的换热系数是面积加权平均的关系;在相同的换热条件下,膜式蛇形管平行通道换热器的换热系数高于蛇形管平行通道换热器;相同温度条件下随着压力的升高,换热系数升高,但升幅逐渐减小.     

基于仿生结构对水平管降膜蒸发换热的模拟

水平管降膜蒸发器是广泛应用于海水淡化和化学工业等方面的换热设备。建立了三维数值模型，采用VOF(volume of fluid)方法结合UDF(user defined function)程序对水平管外降膜蒸发过程的换热特性进行了数值模拟研究，深入研究了光管和强化管针对不同管间距、喷淋密度、蒸发温度和管径对液膜厚度以及平均传热系数的影响。模拟结果表明：在相同条件下，强化管的平均传热系数要明显高于光管，可见基于仿生学原理优化换热表面结构能有效提高水平管外降膜蒸发的换热效率。光管和强化管的平均传热系数随着蒸发温度的升高都呈上升趋势，随喷淋密度的增加呈先上升后减少的趋势。光管和强化管的平均换热系数随管间距的增大而增大，随喷淋密度的增加呈先增加后减少的趋势；换热管的平均传热系数随着蒸发温度升高而升高，随喷淋密度的增加呈先上升后下降的趋势。     

不同管径水平管油气两相流压降模型

为得到准确的不同管径水平管气液两相流的压降预测模型,用5号白油和空气在内径为40、60、75 mm,长11.5 m的测试管内进行了水平管气液两相流实验,并结合理论分析研究了不同管径水平管气液两相分层流和环状流压降模型。结果表明:相同气、液量条件下,压降随着管径的增加而减小,且管径对压降的影响较大。结合实验中观察到的流型,分别建立了水平管层流和环状流的压降计算方法,其中层流压降模型中的液相折算系数和环状流压降模型中的气液界面摩擦系数均考虑了管径的影响,新方法对不同管径条件下实验压降预测准确,整体平均绝对误差为6.4%。     

微翅管几何参数对混合工质流动沸腾特性的影响

对非共沸混合工质R32／R134a在水平微翅管内的流动沸腾特性进行了实验研究，获得了微翅管的翅高和翅数对换热性能的影响，并综合比较了3根微翅管的换热性能。同时，将微翅管与光管性能进行了比较。结果表明，在相同工况下，翅高为0．2mm、翅数为60的换热性能最好；微翅管的换热性能明显优于光管。     

含油制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热特性实验研究

对含油制冷剂在6.34和2.50 mm换热管内的流动沸腾换热特性进行了实验研究,测试质量流率为200~400 kg/(m2.s),热流密度为3.2~14 kW/m2,蒸发温度为5°C,进口干度为0.1~0.8,干度变化0.1~0.2,平均油质量分数为0~0.05.定量分析了不同质量流率和干度时,润滑油对制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热的影响.与大管径换热管相比,油的换热增强效果在小管径换热管内减弱甚至消失,在高干度和高油浓度区,油的存在使换热严重恶化.对于上述换热管,换热系数、油影响因子以及基于制冷剂物性的两相换热增强因子随油浓度的变化规律缺乏一致性.采用局部油浓度下的制冷剂-润滑油混合物性计算得到的两相换热增强因子能较好地反映润滑油对制冷剂流动沸腾换热的影响.     

COSINE型纵槽管的冷凝传热研究

本文在V型纵槽管冷凝传热研究的基础上,进行了Cosine型纵槽管的传热研究.在理论分析与实验研究的基础上得到了传热系数和传热面积的计算公式.对所得结果比较后,作者建议以单位温度差传热速率进行这一类纵槽管的传热计算及作为评价其传热效果优劣的判据.这种作法较之过去的传统作法(传热系数法)远为优越.     

波纹管对高黏度介质的强化传热研究

通过数值模拟和实验研究考察了一种黏度较高的油类介质在波纹管内的流动和传热特性。研究发现,在本文条件下,波纹管内流动从层流发展到湍流的临界雷诺数远小于传统光滑圆管内的临界雷诺数,约在800～1000左右;波纹管在低雷诺数条件下对较高黏度的介质具有更好的强化传热效果,最大传热强化比达到6倍左右;本文拟合出的波纹管内高黏度介质强制对流时的传热准则关联式,考虑了波纹管管型及不同温度下介质物性参数的影响,经验证具有较好的精度,这为波纹管换热器的进一步工程设计和应用提供了一定的理论依据。     

微肋管单相对流强化换热数值模拟

利用计算流体力学和数值传热学的方法，采用非一致网格，应用Fluent软件对3种型号微肋管管内的单相流动与传热性能进行了三维数值模拟计算和理论分析，研究了管内流体的雷诺数及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响，其计算结果与实验结果基本吻合．结果表明：当10000〈Re〈120000时，与圆管相比，微肋管的努塞尔数分别达到了光滑圆管的1．88、2．08和2．48倍，而阻力系数为光滑圆管的1．60、1．68和1．72倍．     

“W”形螺旋槽管管壳式换热器强化传热研究

简要介绍了1种新型的强化传热管———"W"形螺旋槽管管壳式换热器的强化传热机理、特点、实验研究情况。通过实验研究,比较了"W"形螺旋槽管管壳式换热器和光滑管式换热器的传热和压降性能,实验结果表明,"W"形螺旋槽管管壳式换热器可比普通光滑管式换热器提高总传热系数17%,并得到了该"W"形螺旋槽管管壳式换热器传热与流阻的关联式。     

异型螺旋槽管的优化设计

通过对异型螺旋槽管的优化设计 ,使异型螺旋槽管的结构参数得到合理匹配 ,从能量综合利用的角度出发 ,用多目标数学规划的方法研究了异型螺旋槽管的优化设计问题 ,用复合形法结合每一步对满足约束条件进行寻优 ,从而可求出其最佳结构参数。优化设计表明 :异型螺旋槽管换热系统的传热 -阻力综合性能指标优于光滑管换热系统 ,研究结果可为异型螺旋槽管设计提供理论依据     

带有疏液盘的V型垂直沟槽管的冷凝传热研究

本文在原来关于垂直降膜冷凝传热研究的基础上,为进一步强化冷凝传热,在V型垂直沟槽管上和光滑管上加装了倾斜式疏液盘,对流体力学与传热过程进行了理论与实验研完。对不同盘间距的沟槽管与光滑管进行了实验,探讨了最佳盘间距的问题。在模型与实验的基础上,提出了带盘沟槽管的冷凝传热计算式。计算与实验均表明,垂直冷凝表面加装疏液盘后,传热膜系数会有显著提高。     

场协同理论对充分发展湍流传热性能的数值分析

在充分发展的湍流流动中，时均温度梯度和时均速度矢量闻的夹角θ是控制其对流换熟强度的重要因素之一．本文通过对两种异型管——横纹管和缩放管的数值模拟，得出：雷诺数Re恒定时，流向方向上↓△T.cosθ的变化规律与局部Ｎu数的分布规律相似．改变几何参数，如肋高或收缩段的长度，可改变θ角的分布．     

强化表面管束池沸腾传热的实验研究

对三种强化表面管束池沸腾换热特性进行了实验研究，并与光滑表面管束进行了比较。结果表明：各强化表面管束池沸腾相对于光滑表面管束的强化传热效果，＃２多孔表面管束（凹穴密度较大）最好，＃ｌ多孔表面管束次之，Ｔ型肋表面管束第三．     

表面加工管束的垂下液膜沸腾换热强化的实验研究

常压状态下，对饱和水和饱和Ｒ１１两种工质在光滑管束和两种机械加工管束上的垂下液膜的对流和沸腾传热特性进行了实验研究．发现在低热负荷条件下，加工管束的平均换热系数比光滑管提高了３～１０倍，具有显著的换热强化作用．其机理是，在低热负荷情况时加工管的表面出现了局部沸腾现象，从而使加工管的换热性能得到大幅度改善．