板式蒸发式冷凝器两相降膜流动CFD模拟及传热研究

建立了气-液两相流二维计算流体力学(CFD)模型,运用Fluent软件对板式蒸发式冷凝器板束中气-液两相的逆流、并流两种操作进行了模拟,直观地表征了板束中喷淋水流量、风速及风向对水膜流动的影响,并用水蒸气对两种操作进行了传热实验研究.模拟分析得出的结论与实验结果吻合甚好,表明空气与水并流比逆流更有利于利用液体薄膜强化传热的特性.     

板式蒸发式冷凝器两相降膜流动CFD模拟及传热实验研究

建立了气-液两相流二维CFD模型,运用FLUENT软件对板式蒸发式冷凝器板束中气-液两相逆流、并流两种操作进行了模拟,直观地表征了板束中喷淋水流量、风速及风向对水膜流动的影响,并用水蒸汽对两种操作进行了传热实验研究。模拟分析得出的结论与实验结果吻合甚好,表明了空气与水并流比逆流更有利于利用液体薄膜强化传热的特性。     

板式蒸发冷却器阻力与热工特性实验研究

在改变风量和热水流量的实验条件下,对板式蒸发冷却器阻力和热工性能进行实验研究,在空气雷诺数为2 000～10 000之间,热水雷诺数为2 000～8 000之间的条件下,得到了板式蒸发冷却器的阻力与热工特性.在蒸发冷却时得到了空气侧和热水侧的阻力降关联式.实验结果表明,随着空气迎面风速增大,喷淋导致的阻力降也增大.在空冷条件下得到了空气侧和热水侧的对流换热系数关联式;在蒸发冷却的条件下,得到了空气与喷淋水之间的传质系数关联式.与现有一些光管式、翅片管式蒸发冷却器相比较,板式蒸发冷却器传质系数比光管式小,比翅片管式大.     

伞板式喷淋冷凝器工艺设计

对聚酯工业生产中所用伞板式真空喷淋冷凝器的传递特性进行研究.基于对过程机理的分析,提出简化的幕帘式传递数学模型,通过对膜内传热方程的求解,将液膜高度与全塔总平均传热系数关联起来,并考虑雾沫夹带和压力降限制,建立了普适的伞板式喷淋冷凝器工艺设计方法.经校验,设计结果与工业实际数据基本吻合,该方法已被中国纺织设计院用于工业设计中.     

高炉冲渣水有机朗肯循环波纹板式冷凝器传热特性

针对90 ℃左右的高炉冲渣水有机朗肯循环（ORC）发电系统,建立了R245fa在波纹板式冷凝器中的冷凝传热数值模型,并验证了模型的正确性。借助冷凝传热数值模型,探讨了蒸汽过热度、壁面过冷度、蒸汽干度对传热系数、压降和综合传热性能的影响,拟合了适用于以R245fa为工质的ORC发电系统中波纹板式冷凝器的传热关联式。针对冷凝器冷凝液相体积分数沿板长方向的变化情况,探讨了冷凝器中间排液的可能性,并就液相体积分数给出了合适的中间排液范围。     

蒸发式板片冷凝技术的物理特性研究

通过建立蒸发式板片冷凝器的实验平台,测试该新型冷凝器在不同的工况下运行的物性参数和状态参数,计算出板片的热流密度、整个制冷系统COP和能效比等主要换热性能参数和机组运行性能参数,从而得出此新型冷凝器的换热特性．为设计理想的蒸发式板片冷凝器提供研究方向。     

蒸发式乏汽凝汽器换热性能的实验研究

建立了蒸发式乏汽凝汽器性能测试平台,研究了喷淋水量及管间风速对蒸发式乏汽凝汽器换热性能的影响,结果表明喷淋水量存在最佳范围为0.4~0.5 L·m-2·s-1,且在实验研究范围内,凝汽器换热性能随管间风速的增大而增强.并在选定的喷淋水量和管间风速条件下研究了管内蒸汽通量对蒸发式乏汽凝汽器换热性能的影响.     

基于湿球温度的板式蒸发空冷器传递模型分析

根据热力学和传热学理论,建立了板式间接蒸发式空冷器传递过程的微分方程组.引入空气湿球比热和对流换热系数,推导得到了基于空气湿球温度的数学传递模型.应用四阶-龙格库塔法求解了高炉循环水板式蒸发冷却器基于湿球温度的传递模型,得到了热流体、喷淋水、空气干湿球温度的变化规律和各流体的换热强度情况.实测结果验证了理论计算值的准确合理性.该分析模型为进一步探讨对数平均温差法和传热单元数法直接应用于蒸发式空冷器提供了理论依据.     

真空喷淋冷凝器工艺设计方法

解决工程中真空式喷淋冷凝器的工艺设计问题。方法 通过对喷淋冷凝器中传递特性分析,利用数学建模的方法,建立基于液滴受力分析的数学模型。结果用上述数学模型得到适合计算机求解的直接接触式真空喷淋冷凝器工艺设计计算方法,并针对聚酯生产中乙二醇喷淋真空冷凝器进行了设计校核。     

立式蒸发式冷凝器的性能研究与强化实验

利用竖直有机玻璃管建立立式蒸发式冷凝器性能测试实验平台,测试了进口风速、管高度、传热温差及插入螺旋线对冷凝器传热性能的影响.结果表明:在一定传热温差下,舍伍德数与液膜雷诺数近似呈线性关系,当插入螺旋线后近似呈二次曲线关系;进口风速控制在3.3 m/s以下可防止液泛现象的发生;存在着一个最佳换热管的高度范围(0.8～0.9 m),在该范围内出口空气的相对湿度最大;螺旋线线径与换热管内径之比在0.06～0.29之间时,可以起到明显的强化传热作用,使舍伍德数提高15%以上.     

蒸发式冷凝器空调系统的性能及应用

对基于蒸发式冷凝器的空调系统进行了性能测试,发现即使在相对湿度较大的运行环境下,空调系统的性能系数(COP)仍可达3.5左右;空气湿球温度对蒸发式冷凝器的排热性能影响明显,在测试范围内,当其它控制参数不变时,湿球温度每上升1℃,排热量下降5%左右.对蒸发式冷凝器及空调系统进行了变工况条件下的性能测试,结果表明随着冷负荷的降低,系统COP和冷凝器能效比均有所下降,但采用变风量的运行控制策略,系统性能系数可提高5%以上.通过与空冷式空调系统的比较分析,表明即使在夏热冬暖地区,基于蒸发式冷凝器的空调系统仍具有较好的应用前景.     

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.     

板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟

基于VOF算法,建立了板式蒸发式冷凝器气-液两相降膜流动传热传质的计算模型,该模型考虑了表面张力动量源项和气-液相间传热传质源项．并利用该模型,定量分析了不同壁面热流密度、液相进口温度和空气速度下竖直板面的温度分布、气-液界面处潜热和显热换热量的相对关系．计算结果显示,液膜和空气内温度随壁面热流密度的增大而增大,在气液界面处,温度梯度存在不连续;气-液相界面处的换热主要形式为水蒸发传质引起的潜热换热为主、空气显热传热为辅,并且传热热阻主要集中于水膜内;并且随风速的增加,相间传质量也随之增大．     

低温多效蒸发海水淡化装置中流动阻力对传热温差的影响

为了确定低温多效蒸发(LT-MED)海水淡化装置中流动阻力对传热温差的影响,基于考虑阻力损失的LT-MED热力过程数学模型,计算了各项流动阻力引起的温差损失在装置各效蒸发/冷凝器中的分布,分析了蒸发/冷凝器数量、平均表观传热温差对阻力引起的传热温差损失的影响。结果表明:平均表观传热温差一定时,每效蒸发/冷凝器内各项阻力随蒸发/冷凝器序列数的增加先减小后增大,相应温差损失逐渐增大;随蒸发/冷凝器数量增加,管内凝结和除沫器流动阻力引起的温差损失所占比例均上升,而管束流动阻力呈下降趋势;装置中阻力引起的传热温差损失比例随蒸发/冷凝器数量增加、平均表观传热温差增大而增大,且相当可观,对装置性能的影响不可忽视。     

溴化锂溶液竖管内降膜蒸发传热性能分析

为了直接高效利用低温烟气余热驱动制冷,对不同热流密度、不同浓度溴化锂水溶液竖管内层流降膜蒸发的传热性能进行了实验研究。结果表明,降膜传热系数随溶液进口浓度升高而减小,随热流密度增加而显著增大。对实验数据进行多元线性回归计算,得到实验范围内降膜传热系数关联式。用该关联式设计降膜蒸发传热的降膜式发生器,并对相同传热量的沉浸式发生器进行设计,性能对比表明,降膜式发生器在传热系数、换热组件重量和体积上有十分显著的优势。     

水平管外降膜蒸发传热性能实验研究

建立了降膜蒸发实验台,研究了在低压状态下水平管喷淋降膜蒸发的传热性能.实验蒸发管分别使用光管和某种型号强化管.实验测试了管子结构、喷淋流量以及在喷淋液中加入添加剂对换热的影响.结果表明,喷淋流量增大,管外换热系数和总传热系数都会有一定的增加,当增大到一定程度会出现换热效果变差的情况.强化管的总传热系数比普通光管高62%.本次实验使用的质量分数为4.15%的添加剂对于换热无强化效果.     

蒸发式冷凝器的换热模型与解析解

根据热力学和传热学理论,建立了带有预冷盘管的蒸发式冷凝器传递过程的微分方程组,得到了冷凝盘管外冷却水温度和冷却空气焓值沿冷凝器高度方向分布的解析表达式,结果不仅可以用于常规蒸发式冷凝器的设计,而且还为蒸发式冷凝器的仿真和优化提供了理论基础.最后分析了氨用蒸发式冷凝器的工程实例,用来验证模型的可行性和合理性.     

交错管束间湿空气-水蒸发冷却特性模拟

为研究交错管束间喷淋水-湿空气及管壁-喷淋水间传热传质特性,综合考虑了喷淋水在交错管束间运动及传热传质过程,采用基于DPM （discrete phase models）与WFM （wall film models）耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了交错管束间湿空气-水蒸发冷却传热传质特性分析模型.通过文献实验数据验证了模型的可靠性,最大误差仅为1.1%;模拟了运行参数对交错管束间湿空气-水传热传质性能的影响.结果表明,空气流量对交错管束间传热传质性能的影响要比喷淋水流量对其影响更加显著,因此可适当降低喷淋水流量提高循环水泵能效;干湿球温度升高会对交错管束间传热传质性能产生不利影响,但与干球温度相比,湿球温度对交错管束间传热传质影响更大;提高喷淋水温度可以改善喷淋水膜-管壁间的Nusselt数,但管束壁面平均温度也随之升高,从而降低冷水机组的性能.上述研究成果为交错管束热力设计计算提供依据.      

国际象棋式空气换热器传热特性与阻力特性模拟

基于Fluent数值模拟软件计算的方法,本文分别对不同板间距的国际象棋式空气换热器传热和阻力特性进行研究.文中以摩擦因子f、传热因子j以及表面功率因子j/f作为换热器性能的评价指标,探究在满足换热性能要求条件下国际象棋式空气换热器的最优板间距.结果表明:随雷诺数Re的增大,摩擦因子f与传热因子j总体呈现减小趋势;表面功率因子j/f整体呈增大趋势且变化幅度较大.通过对模拟结果进一步分析,板间距为5 mm时,该换热器具有较好的传热特性.     

冷凝器百叶窗翅片的传热和几何参数优化

对汽车空调冷凝器使用的冲缝百叶窗翅片空气侧的传热与流动性能进行了实验研究和优化计算,分析了翅片的各种几何参数组合对传热量和流阻的影响,提出在相同的冷凝器迎风面积下,以最大传热量作为目标函数来选择翅片几何参数,并编写了计算机程序,计算结果与实验结果基本一致,表明文中提出的优化方法合理,可用于工程实际.