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.     

管内流动换热过程的性能综合分析

基于管内流动换热方程,在最小初投资的条件下导出经济合理的管长、管径比与换热参数的关系式.同时对管内流动换热过程进行火用分析,得出火用损失率最小的最佳运行参数(Reopt),以及由换热准则关系式得出的最佳换热参数(Stopt),最后得到使管内流动换热过程的结构、流动与换热性能综合优化的管长管径比.     

关于紧凑式换热面放热性能测定方法的讨论

通常用来测试换热面放热性能的常规方法是先在稳定态下测量其换热面和流体的平均温度以及换热率,然后按照牛顿冷却定律将换热率除以流体和换热面的平均温度差来计算其平均放热系数h。显然,用这种方法求得的放热系数h的准确度主要取决于换热面和流体的温度测量误差;而对高效,紧凑换热面来说,温度测量误差的影响尤为严重。可是恰恰对高效,紧凑换热面来说,平均壁温的测量是十分困难的,即使勉力而为,也难以获得准确结果。这是因为为了测量换热面各处温度而装在翅片面(很薄而且相邻两翅片间的距离又只有1.5mm左右)上的测温元件本身将显著影响试件芯子内的温度分布和速度分布。这就是目前紧凑式换热面的放热性能的资料大多是用各种不需测定壁温的方法来求得的原因。这种不需测定壁温来确定换热面性能的方法巳发展有很多种,它们可区分为两大类:稳定态法和瞬变态法;而每一类又包含很多种。它们的理论根据,特点和适用范围都互不相同。因此,要获得准确结果,就必须根据试件的特点和测量范围,来选用合适的方法并仔细地保证规定的试验条件。本文将对各种不需测定壁温来确定放热性能的方法作一综合评价,给出它们的优缺点和适用范围,以便正确使用这些方法来确定各种紧凑式换热面的放热性能和合理评价用各种不同方法所求得的实验结果。     

以(火用)分析法比较制冷工质的流动换热性能

借助于控制体热平衡和熵平衡导出换热过程火用损失率方程 ,利用换热过程的火用损失率方程得到了 3种天然制冷工质 (氨、二氧化碳、丙烷 )和常用卤代烃制冷工质在不同换热方式下的综合特性 ,并在相同换热模式下进行分析比较 .结果表明 ,上述几种天然工质 (尤其是氨 )其流动与传热的综合性能优于R2 2 ,R5 0 0和R114等几种常用的卤代烃工质     

太阳能烟囱发电系统内传热问题的数值分析

为了揭示辐射换热、太阳辐照度以及涡轮压降对太阳能烟囱发电系统性能的影响规律,基于系统内部能量传递机制的理论分析,通过合理选择边界条件,在充分考虑各种气象因素影响下的系统内部多种热效应耦合的数值计算中引入了离散坐标辐射模型、太阳载荷模型及涡轮模型,以解决目前数值研究中物理模型及边界条件选择时需要明确的问题。以西班牙示范电站为原型,对太阳能烟囱发电系统内部的流动换热行为进行了详细的三维数值模拟,并将数值模拟数据与西班牙示范电站的实验数据进行了对比,二者具有良好的一致性。模拟结果表明:集热棚内的辐射换热对棚内温度分布有重要影响,在数值模拟中不能忽略,否则会导致系统内部换热行为完全背离真实的换热过程;集热棚覆盖层与外界环境对流、辐射换热造成的热量损失是系统内的主要热损失;涡轮压降对系统性能也会产生显著影响。     

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,     

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。     

基本对流换热过程的熵产分析

本文基于热力学第一及第二定律建立了对流换热过程的熵产关系式,并以此对几种基本的对流换热过程进行性能分析,得出其优化的过程参数。文中提出的无因次熵产数较之已有文献中的更为简明。     

一种测定建筑墙体外表面换热系数的实验方法

首次提出了用辅助变量法分析建筑墙体外表面换热过程及推导墙体外表面换热系数的实验方法,实验和预测检验表明：该方法能够真实反映墙体外表面换热过程,为确定墙体外表面换热系数找到了一种实用有效的方法。     

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     

绕流叶形截面管的流动、换热及性能分析

本文对叶形截面管外的流动及换热进行了实验研究,获得了相应的准则关系式,并将其与圆形和椭圆形截面管进行了性能比较.结果显示出优于圆形管和椭圆管的传热与流动的综合性能,尤其是在高雷诺数情况下,综合性能更好.     

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.     

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.     

纳米颗粒球形度对平板通道中Al2O3-水纳米流体强制对流换热的影响

数值研究了水中添加立方体形、球形或柱状Al2O3纳米颗粒的纳米流体在平板通道中的层流强制对流换热,分析了纳米颗粒球形度、纳米颗粒体积分数和雷诺数对平板通道中Al2O3-水纳米流体强制对流换热的影响.结果表明:当纳米颗粒体积分数和雷诺数一定时,随着纳米颗粒球形度减小,通道壁面平均努赛尔数增大,对流换热增强;当纳米颗粒球形...     

管内自由衰减旋流阻力与换热的衰减特性

针对管内自由衰旋流局部流动,阻力及换热特性理论研究的不足,根据流体力学动量矩定量,从理论上推导了管内自由衰减旋流当地最大切向速度、当地阻力系数以及当地换热努塞尔数沿管长衰减的解析式,理论解与试验结果吻合良好。     

微槽板内的对流换热和流动特性

在单相强迫对流情况下,对刻有水力直径为0.133mm～0.367mm微矩形槽的微槽结构进行了换热和流动特性实验研究。研究发现,层流换热受槽道高宽比、水力直径与槽间距比值影响,而紊流换热则与水力直径、槽间距和无量纲参数Z有关,对紊流换热而言Z=0.5是最佳参数.实验表明Z对流动阻力因子亦有很大影响,层流情况下当Z为0.5时,摩擦因子或流动阻力都可达最小值;紊流流动阻力比经典理论预示值小,流动向充分发展紊流过渡的临界Re数也比常规值小。文中给出了计算换热和阻力降的经验公式。     

泡沫流体管流流动与换热数值模拟

基于质量、动量和能量守恒方程,建立泡沫流体在圆管内流动与换热的物理模型和数学模型,并利用FLUENT软件进行模拟,得到不同雷诺数下圆管内的压力损失、管道横截面上的速度分布和表观黏度分布,同时回归了不同雷诺数下的摩阻系数和努塞尔数经验关系式.结果表明:管内压力沿管程不断降低,且流速越大压降越大;管内温度沿管程不断升高,且流速越小温升越大;管道横截面上的速度、温度分布不均匀,越接近管壁速度越小,温度越高.     

紊流区内不同物性的工质在三维内肋管内的对流换热实验

在Re数为8000～80000范围内,以水和乙二醇的水溶液(乙二醇的质量浓度为55%)为工质,对5根不同肋形结构尺寸和肋排列形式的三维内肋管内的对流换热特性,在不同的工质入口温度下进行了实验。实验结果表明:工质物性参数中,Pr数对三维内肋管的换热影响较大。另外,根据实验值还关联出适合较大工况范围的换热关系式。