二次封头结构板翅式换热器出口温度分布的实验研究

在对板翅式换热器内部物流分配不均匀研究的基础上，进一步研究了不同工况下二次封头结构换热器出口温度分布的规律．实验结果表明：随着Re的增大，换热器出口温度分布与流量分配趋势相一致，会越来越不均匀；较大的传热温差也会增加温度分布的不均匀性．通过比较二次封头和普通封头换热器截面温度分布情况发现：二次封头结构明显地改善了换热器出口截面温度分布，尤其在大RP下，温度分布不均匀性的改善效果更加显著，同时换热效能可增加7％左右．     

土壤源地源热泵地埋管换热器管群换热分析

基于线热源理论和叠加原理建立了土壤源热泵地埋管换热器管群地下传热基本数学模型,并运用拉普拉斯变换和数值反演技术进行了求解.研究了埋管进口流体温度相同时,地埋管换热器管群连续运行换热能力和出口流体温度变化规律.研究表明,换热初期管群各埋管换热能力和单埋管时相同;随着换热的进行,由于热干扰影响,各埋管的换热能力低于单个钻孔情形,出口流体温度比单个钻孔的出口温度高;埋管间距越大,管群埋管之间的热干扰越小.     

板翅式换热器不同结构导流片导流性能的研究

分析了不同结构导流片对板翅式换热器内部物流分配不均匀性的影响,通过改变导流片的内部结构,对其导流性能进行了研究.研究结果表明,板翅式换热器内部存在着物流分配的不均匀性,影响导流片导流性能的主要因素包括导流片的导流角度、雷诺数等,在导流角度为45°、导流片结构参数在0.1～0.2之间时,存在着最佳导流片结构参数值.通过改变导流片的结构参数可有效地改善换热器内部的物流分配,尤其是可很好地改善换热器的横向物流分配.研究结论对板翅式换热器的优化设计具有重要意义.     

板翅式换热器不同入口方式的气液分配抗倾斜性能对比

恶劣的海况环境引起的船体晃动倾斜会严重影响换热器内部流场的分布,降低换热器的换热效率,甚至会导致海上平台整个LNG流程停产等严重后果。通过CFD方法模拟研究板翅式换热器入口结构对单通道内的气液流场分布,研究了两种结构的("先混合、后分配"的传统封头结构,Model A;"先分配、后混合"的新型分配器结构;Model B)气液分配方式在倾斜条件下流量变化的规律。对比分析了不同倾角(3°、6°、9°和15°)作用下的两种结构的流量分配不均匀程度。研究结果发现:不同程度的倾斜,对结构内部流场的气液分配影响不同;倾角越大,气液分配均匀性所受影响越明显。在相同的倾斜条件下,Model B比Model A的流量变化率范围小,不均匀度标准方差变化范围也较小,Model B的抗倾斜性能更好,分配性能受倾斜影响小。综合结果表明,气液通过分配器"先分配、后混合"的方式(Model B)得到的流场分布能够更有效的抵抗倾斜条件带来的影响,该结构方式更适合在海上恶劣条件下工作。     

锥体锥度对油气分配器液相分配性能的影响分析

建立了油气润滑系统中油气分配器的仿真模型,基于该模型仿真了分配器分配界面油气两相的分布,计算了不同锥度时出口的液相分流系数,分析了锥体锥度对油气分配器液相分配性能的影响。结果表明,锥体锥度的增加可以在一定程度上提高油气分配器对油液分配的均匀性和稳定性。     

板式换热器内两相流流量分配的模拟及实验验证

针对带有分配器的钎焊板式换热器内各支路的气液流量分配特性建立了预测模型.基于各支路的压降平衡方程,分别建立了板间流道和分配器流道压降计算模型;基于分配器处的气液分离关系方程,分别建立了两相流体在分配器处相分离和在分配器入口处液膜分布的计算模型.通过将压降平衡方程、气液分离方程分开迭代计算,开发了适用于模型的求解算法.模拟结果与实验测试数据对比表明,换热器总压降的相对误差在±20%以内,两相区高度的相对误差在±13%以内.     

变管径空冷凝汽器空气侧换热特性研究及优化

针对四排等管径圆管直接空冷凝汽器冬季因换热不均易产生冻结的情况,提出了采用变管径翅片管束的思想。用计算流体力学(CFD)方法,对变管径翅片管束的流动换热特性进行数值模拟。研究发现,变管径翅片管束相比于等管径翅片管束,换热均匀性大幅提升,综合性能也有所提高;为提高该类换热器换热性能,将管束排布方式由近等边变化到近等速,凝汽器综合性能增大而换热均匀性变化不明显;在近等速排列变管径管束的翅片上加装涡发生器,综合性能进一步提高,换热均匀性对雷诺数的敏感性有所改变。     

管束排列方式对矩形翅片椭圆管束性能的影响

采用标准k-ε模型,对错排和错列两种排列方式在不同管间距下共24种结构进行了计算分析,发现错列结构的换热性能和综合性能均优于错排结构.错排结构性能跟横向管间距关系较大,而错列结构的性能对管间距并不敏感.通过对两种结构的流场、温度场特征分析,发现错列结构类似于圆管换热器中的叉排,错列结构在强化翅片换热的同时也强化了管子的换热,该结构具有较大的管束进口压力损失是造成其空气侧总压降大于错排结构的主要原因.     

特流分配的不均匀性对紧凑式换热器效能的影响

以一侧流体分配不均匀的换热器模型为基础,建立了物流分配不均匀性对换热器效能影响的数学模型,通过理论分析和计算,为研究换热器内部物流分配不均匀对其效能的影响提供了一种分析方法,该理论模型包括连续模型和离散模型2种形式,前者为研究物流分配不均匀引起换热器效能的下降提供了一种分析计算方法,后者为控制实验研究的精度提供了理论依据,研究结论对换热器的优化设计具有重要意义。     

基于流路设计的斜隔板引流喷射换热器研究

为提高原油加热等壳程蒸汽冷凝换热工况的换热效果,本文基于流路设计提出了一种斜隔板层间引流喷射型换热器,并采用数值模拟方法进行分析.分别探究了斜隔板倾角、进口流速、层间引流喷射、换热单元层数对换热性能的影响,获得了换热器综合性能(JF因子)与倾斜角、进口流速的经验关联式.结果表明:壳程斜隔板结构能够提高换热器的JF因子,且倾斜角和进口流速的适当增大有利于换热器性能的提高;多段引流喷射能利用进料气引流上一层的乏汽,提高上层乏汽热品位;斜隔板引流喷射结构放大效应小,有利于工业生产.     

管间距对涡产生器式扁管板式翅片传热的影响

应用萘升华传质/传热比拟技术,对涡产生器式叉排扁管板式翅片管换热器的板芯结构进行了模拟研究.分析了管间距变化情况下换热板芯的传热与阻力特性,对换热器换热性能做了综合评价,为板式翅片管换热器结构优化设计提供了理论依据.     

换热器两侧性能的最佳匹配关系

基于换热器的传热方程和投资费用方程，在单位投资费用换热热流量最大的条件下导出换热器两侧的最佳性能匹配关系式，即最佳投资分配、最佳表面积分配及最佳热阻分配的平方根律．结果表明，由于投资费用的影响，换热器两侧的最佳换热性能匹配并不是等值匹配．因此，采用该规律能避免换热器设计过程中确定换热表面的盲目性     

套管式和双U型换热器换热性能对比

地埋管换热器广泛应用于各种建筑供暖系统中,提高地埋管换热器的传热效率一直是研究人员关注的热点问题。本文分别在第四系和基岩地层开展了套管式和双 U 型地埋管换热器岩土热响应对比试验。结果表明,套管式换热器增加了循环流体进口流量以及外管壁与岩土体之间的接触面积和热传导能力,换热性能要优于双U型换热器。第四系松散沉积物中,套管式换热器夏季延米换热量约是双Ｕ型的1.76倍。基岩地层条件下,套管式换热器夏季延米换热量约是双Ｕ型的1.37~1.41倍。基岩地层热导率高于第四系松散沉积物,套管式和双U型换热器的换热性能均比第四系地埋管换热器强。研究工作将为地埋管地源热泵系统中套管式换热器的设计及应用提供参考。     

换热器两侧性能的最佳匹配关系

基于换热器的传热方程和投资费用方程，在单位投资费用换热热流量最大的条件下导出换热器两侧的最佳性能匹配关系式，即最佳投资分配、最佳表面积分配及最佳热阻分配的平方根律。结果表明，由于投资费用的影响，换热器两侧的最佳换热性能匹配并不是等值匹配。因此，采用该规律能避免换热器设计过程中确定换热表面的盲目性。     

重庆地区垂直双U地埋管换热器保温性能研究

以层换热理论为基础,重庆某示范楼工程土壤源热泵系统为对象,建立实验系统,测试了实际运行状况下的地埋管换热器供回水管不同深度的水温.从地埋管不同时刻的平均水温和换热能效两个方面分析了实测数据,研究了回水管保温与不保温时垂直双U地埋管换热器的换热情况.结果表明,在冬季,保温地埋管典型日不同时刻的换热能效比不保温的高出14.09%,月平均换热能效比不保温的高出23.08%,季平均换热能效比不保温的高出40.54%.在夏季,保温地埋管典型日不同时刻换热能效比不保温的高出10.76%,月平均换热能效比不保温的高出28.57%;季平均换热能效比不保温的高出41.48%,回水管保温有利于加大地埋管换热器的换热能力.     

高通量换热器研制及在大型石化装置中的节能应用

开发了烧结型表面多孔高通量换热管及其换热器.以乙醇为介质评价了表面多孔换热管的沸腾传热性能.研究表明,表面多孔换热管强化传热效果显著,在酒精中的传热效果是光管的8.7～12.1倍.以1.8 g/L CaSO4盐溶液为介质经240 h阻垢性能试验,结果表明表面多孔换热管具有良好的抗垢性能,在溶盐中多孔管沸腾传热系数始终大于光管的沸腾传热系数.工业化应用考核表明,采用该烧结型表面多孔换热管设计制造的高通量换热器,不仅可以大幅度提高相关流程装置的产能,而且可以明显降低能耗.     

非均匀风速下翅片管换热器冷剂流路稳健设计

非均匀风速分布对翅片管换热器的性能影响显著.采用EVAP-COND软件,针对R22和R410A两种制冷剂,在空气进口状态、流量、换热器的几何结构尺寸相同的情况下,研究了4种典型的不均匀风速分布形式及风速不均匀度对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器性能的影响,并对比了三种不同流路布置的换热器性能,结果表明:蒸发器性能受不均匀风速分布的影响比冷凝器更显著,且风速不均匀度越大,换热器的性能越差;通过优化换热器的流路布置可以明显提高换热器的性能.提出一种全交错型流路设计,显著降低了风速分布变化对换热器性能的影响.     

风机盘管换热器动态换热模型及计算机仿真

在对盘管换热器复杂物理模型合理简化的基础上，建立了相应的动态换热数学模型，并求出了盘管换热器换热量与其各进口参数间的动态关系式。以此为基础，对风机盘管换热器的换热进行了动态仿真模拟，得到了风机盘管换热器换热量随各进口参数扰动而发生变化的一般性规律。     

板翅式换热器物流分配特性的实验研究

实验研究了板翅式换热器封头结构对物流分配特性的影响，研究结果表明，不合理的封头结构造成板翅式换热器内部物流分配极不均匀，封头结构和雷诺数是影响板翅式换热器物流分配的主要因素。首次提出了二次封头结构，定义了当量截面积和当量截面直径来描述封头结构特征。实验结果表明，通过改变封头的结构，可以有效地改善换热器内部的物流分配；封头结构对物流分配不均匀性的影响主要表现在出口截面的横向方向上，而对纵向方向上的物流分配不均匀性的影响较小。得到了不同封头结构的物流分配不均匀特性与雷诺数之间的关系式。     

紧凑管束蒸发换热器内水的沸腾强化换热特性

设计了一种新式满液型蒸发换热器,利用水平传热管管束间狭窄受限空间内早期沸腾强化换热机理和同一管束中两管缝隙强化沸腾换热机理,将中小热负荷条件下的自然对流换热转化为充分发展核态沸腾换热,其换热性能大大优于传统的满液型蒸发换热器.对水平传热管管束在受限空间内沸腾强化换热的实验研究表明,这种水平管蒸发换热器具有良好的换热性能;管束距离和传热管在管束中的位置对各个传热管换热特性都有很大影响,且存在着一个最佳管束距离;随着压力增加,受限空间内沸腾强化换热的强化效果显著增强.