流过管束的流动换热与结构的综合性能评价

对于流过管束的流动换热过程以给定换热结构使换热量最大为条件导出经济结构尺寸与换热参数间的关系式,并借助于换热准则关系得出其与流动参数间的关系式;进而以过程中相对炯损失率最小为条件导出该流动换热过程最佳流动参数的表达式．联立上述两个关系式就可得出使过程的结构尺寸、流动特征与换热性能间综合优化的最佳管排与给定热流和管径间的关系式,以此作为性能分析与评估的判据,这里以流过叉排管束为例进行综合性能的分析与评价,     

对流换热过程的分析

本文用热力学第一及第二定律分析对流换热过程中传热及流动两方面的性能,建立定量分析换热性能的(火用)损失率关系式,并利用它确定各种基本换热过程在给定条件下的最佳使用范围,以及比较各种换热方式的性能差异,为工程上采用换热过程提供综合性能评价的指标.     

综合考虑传热、流动与投资的换热器性能优化

在给定换热器传热量下导出使投资费用最少的换热表面的最佳匹配准则和使流动传热过程火用损失率最小（即反映运行费用最省）的换热性能最佳配比准则，并利用两准则间的相关性对换热器进行综合性能优化，从而获得最佳的结构参数、性能参数和运行参数．为显示优化方法过程，以圆形肋片管换热器为例进行具体的性能优化，经数值迭代最终获得最佳参数     

复合换热过程的损失率分析

用热力学第一及第二定律分析由对流与辐射共同构成的复合换热过程,从而建立起能定量评价其流动与换热性能的(火用)损失率方程,并用它分析空气流过平板的层流流动换热过程.结果表明,辐射换热的存在使换热过程的(火用)损失率减小,且随着换热平均温度的升高拥损失率减小的程度更为显著.     

喷射式低温乏汽回收利用装置分析

建立了喷射式低温乏汽回收利用装置的分析模型.对比研究了无旋流、水旋流、蒸汽旋流、水汽旋流4种结构形式下装置效率的变化规律,分析了喉嘴距、混合腔收缩角、喉嘴面积比等结构参数对装置火用效率的影响,研究了水旋流形式下装置火用效率随汽水参数变化的规律.发现最佳的结构形式为水旋流结构,最佳的结构参数为:喉嘴距L=145mm、收缩角θ=18°、面积比M=5.44,得出装置火用效率随进水温度和进汽压力的增加而增加,随进水压力的增加而降低.研究结果可为装置结构的优化和运行参数的选择提供依据.     

油田注水系统中毛细管内硫酸钡结垢动力学分析

通过电感耦合测试技术考察管径、管长、流量、浓度等因素对硫酸钡出口浓度的影响,结合差压法和哈根-泊肃叶公式计算出毛细管内流速变化,给出模拟水源在毛细管内硫酸钡结垢现象与沉积动力学参数。通过物料衡算建立硫酸钡沉积动力学参数,且引入管内流动速率增强系数。结果表明:在实验范围内,流动速率增强系数随着管长和流量的增加而线性增加,而沉积动力学系数随着管径、管长和流量的增加呈现非线性增加的趋势,同时入口浓度对流动速率增强系数和沉积动力学参数几乎没有影响;管内流动速率增强系数和沉积动力学系数与实验结果吻合较好,误差小于(±20)%;管内进口处硫酸钡晶体较小,平均粒径10~20μm,出口段沉积增长像树叶状或菜叶叠加状,晶体颗粒较大,平均粒径50~100μm。     

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.     

绕流微细环肋圆柱流动换热性能的实验分析

对绕流几种矩形截面的微细环肋圆柱体流场进行了流动与换热性能的实验研究．采用瞬态集总参数法测定其换热系数，用风道整体静压差法测量流动阻力，以此导出相应的准则关系式，进而对其进行综合性能的火用分析．结果表明，在相同肋化系数下肋高越高，换热能力越强，相应的压力损失越大．因而肋化圆柱适于应用在较低的雷诺数范围，且肋高越高最佳雷诺数愈低．     

水平管内流动沸腾的热进口效应

通过实验结果讨论、文献数据分析及实验关联式同实验数据的比较，证实了在水平管内流动沸腾中存在热进口效应．研究表明：水平管内流动沸腾的热进口效应随ｑ、Ｘ、Ｇ的变化而改变，并且热进口段长度要比单相液体在管内流动换热时长．最后，推荐Ｄｅｍｂｉ．关系式作为目前计算水平管内流动沸腾热进口段平均换热系数的关系式．     

日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究

针对土壤-空气换热器空气降温运行时的换热特性进行了试验研究,分析了入口空气温度和换热管长度对土壤-空气换热器出口空气温度和单位管长换热量的影响;并结合空气在换热管内的降温数据,采用非线性回归方法建立了换热管出口空气温度与入口空气温湿度、换热管长度、管内空气平均流速的函数关系式;并验证了其准确性。试验结果表明,换热管越长,管内流速越低时,出口空气温度越小,波动幅度也越小;土壤-空气换热器进出口空气温差与入口空气流速成反比,而单位管长换热量与入口空气流速成正比。当管内空气平均流速从4.5 m/s降至0.5 m/s时,进出口空气温差从3.97℃升至6.18℃,而单位管长换热量从11.59 W/m减至1.79 W/m。从增强土壤-空气换热器整体换热性能的角度考虑,管内最佳空气平均流速为5.9 m/s。研究结果对于土壤-空气换热器的结构设计优化和换热性能提高具有重要的理论和实际意义。     

有限低温热源三热源制冷机的优化分析

建立一类低温热源有限的不可逆三热源制冷机模型,探讨有限热源,传热及工质内部不可逆性对制冷机性能的影响,导出制冷率与制冷系数以及火用损率与制冷系数和制冷率间的优化关系．由此讨论了制冷机的各种优化性能,所得结论可为三热源制冷设备的开发利用提供新理论指导．     

热传导规律为q∝ Δ1/T的不可逆卡诺热机的损率优化

导出导热系数为 q∝Δ 1T的不可逆卡诺热机输出功率与输出效率之间的关系式 ,并导出给定功率下的最小损率 ,并作了分析与讨论 ,所得结论可为热机的优化设计和能量的合理利用提供新理论依据     

超临界压力下浮升力对航空煤油流动换热影响

通过RNG两方程模型结合增强壁面处理法的数值方法,研究了不同重力加速度下,浮升力对超临界压力下水平圆管内RP-3煤油流动换热的影响。建立、验证了计算模型;分析了RP-3煤油在拟临界区热物性变化,并对流动换热受浮升力影响判别准则的适用性进行了比较分析。结果表明:在拟临界温度附近煤油热物性的剧烈变化导致的浮升力作用下,水平圆管内产生较强的二次流动;二次流动减弱上壁对流换热,增强下壁对流换热,增大下壁摩擦阻力,减小上壁摩擦阻力,流动压力损失略有增大;随着重力加速度的增大,浮升力对换热和流动的影响更加显著;最后分析得出Protopopov准则能较好地描述浮升力对超临界压力煤油换热的影响规律和程度。     

Constructal entransy optimizations for insulation layer of steel rolling reheating furnace wall with convective and radiative boundary conditions

Based on the entransy dissipation extremum principle for thermal insulation process, the constructal optimizations for a plane insulation layer of the steel rolling reheating furnace wall with convective and radiative boundary conditions are carried out by taking the minimization of entransy dissipation rate as optimization objective. The optimal construct of the plane insulation layer is obtained. The results show that for the convective heat transfer boundary condition, the optimal constructs of the insulation layer obtained based on the minimizations of the entransy dissipation rate and heat loss rate are obvi- ously different. Comparing the optimal construct obtained based on the minimization of the entransy dissipation rate with that based on the minimization of the heat loss rate, the entransy dissipation rate is reduced by 5.98 %, which makes the global thermal insulation performance of the insulation layer improve. For the combined convective and radiative heat transfer boundary condition, compared the insulation layer having an increasing thickness with that having constant thickness and a decreasing thickness, the entransy dissipation rates are reduced by 16.59 % and 39.72 %, respectively, and the global thermal insulation performance of the insulation layer is greatly improved.There exits an optimal constant coefficient α2,opt which leads to the minimum dimensionless entransy dissipation rate of the insulation layer. The difference between the optimal constant coefficients α2,opt obtained based on the minimizations of the entransy dissipation rate and the maximum temperature gradient of the insulation layer is small. This makes the corresponding thermal stress obtained based on the minimum dimensionless entransy dissipation rate also be small, and the global thermal insulation performance and thermal safety of the insulation layer are improved simultaneously. The results obtained can provide some guidelines for the optimal designs of the insulation layers.     

基于Webb指标的管内强化对流换热热力性能的计算及应用

依据Ｗｅｂｂ指标,对管内强化对流换热方式下传热和流阻的综合热力性能进行了推导,得到了相同泵功和换热面积条件下,强化方式换热量与光管换热量之比与管内对流换热努塞尔数Ｎｕ和管内阻力系数λ之间的函数关系式．同理得到了相同泵功和换热量条件下换热面积之比以及相同换热量和换热面积条件下泵功之比的计算式．在此基础上,对进口轴向叶片旋流器强化管内换热的热力性能进行了评价和分析     

垂直环形狭缝干涸后弥散流换热研究

以去离子水为工质的两相流体,当其由下向上流过电加热的同心环形套管时,对其进行了干涸后换热试验研究,用测量的试验数据拟合格罗尼费尔特（Groeneveld）和波洛米束（Polomik）公式,发现拟合出的系数存在较大分散度,表明该公式不适合狭缝中低质量流速的工况,采用多元线性回归方法,结合环形狭缝在内、外管分别加热的特点,引入了内、外管较大的热流密度与其平均值的比值,氦事出了新的换热公式,该公式与低质量流速下狭缝干涸后换热的试验数据符合得较好。     

两种肋片的损失率分析及优化

本文以热力学第一及第二定津分析肋片流场的流动与换热特征,导出肋片传热过程的(火用)损失率方程;以其为目标函数、对针形肋片和矩形肋片进行具休的性能分析;求得相应的最佳肋片特征尺度与最佳的流体流速;发现了雷诺数越小,最佳流速及尺度也越小,相应的(火用)损失率也越小的一般规律.这为肋片的优化提供了定量的方法,也为肋片的微型化、流动的低速化提供了依据.