强化传热的一种新途径

本文着重介绍了单面纵槽管、双面纵槽管及螺旋槽纹管的构造、性能、强化传热的机理、理论计算公式及国内外的研究和应用情况。     

纵槽管降膜蒸发传热性能研究

降膜蒸发是一种高效传热方式,本文以水为实验工质对纵槽管降膜蒸发传热性能进行了实验研究。在热通量q=13.2-56.52kW/㎡,液体周边进料流量 =0.419-1.112kg/m.s,传热温差△T=2.02-9.87℃下测量纵槽管传热系数,并与相同操作条件下的光管传热系数进行比较。结果表明：纵槽管强化传热效果在一定范围内随着管内雷诺数增大而增大;在热通量相同时,纵槽管的传热温差仅为光管的51%;纵槽管管外冷凝传热系数为光管的1.77倍,总传热系数为光管的2.14倍,强化效果显著。     

不锈钢纵槽管降膜蒸发传热性能

降膜蒸发是一种高效传热方式。以水为实验工质,对不锈钢纵槽管降膜蒸发传热性能进行了实验研究。在热通量q=13.2~56.52 kW/m~2,液体周边进料流量Γ=0.419~1.112 kg/(m·s),传热温差ΔT=2.02~9.87℃下测量纵槽管传热系数;并与相同操作条件下的光管传热系数进行比较。结果表明:纵槽管强化传热效果在一定范围内随着管内雷诺数增大而增大;在热通量相同时,纵槽管的传热温差仅为光管的51%;纵槽管管外冷凝传热系数为光管的2.07倍,总传热系数为光管的1.73倍,强化效果显著。     

太阳能螺旋槽管相变蓄热器强化传热性能研究

针对太阳能利用过程中的蓄热储能问题及螺旋槽管换热器的优点,将螺旋槽管引入太阳能相变蓄热器中,并对蓄热器的蓄热过程进行了数值模拟。首先以光滑管蓄热器为例实验验证了该模拟方法和所用模型的可靠性,进而以螺旋槽管为水流管道、相变材料为蓄热介质,利用Gambit 建立三维蓄热器模型,应用ICEM对几何模型进行网格划分,运用流体计算软件Fluent模拟计算螺旋槽管和光滑管相变蓄热器的蓄热过程,考察螺旋槽管的强化传热效果。模拟计算螺旋槽管蓄热器不同槽纹节距和槽深等结构参数对蓄热器蓄热过程的影响,并对其影响规律进行了分析。结果表明,螺旋槽管代替光滑管用于太阳能相变蓄热器,可有效提高相变蓄热过程中的对流换热强度和传热能力,缩短蓄热时间,在模拟范围内,得到的最佳螺旋槽管结构参数为节距p=7 mm,槽深e=0.4 mm。螺旋槽管传热性能良好,对其深入研究有望进一步改进相变蓄热器的设计方案。     

带锯齿的翅片管及径向辐射状槽翅片管的冷凝传热实验报告

为究明带锯齿的翅片管强化冷凝传热的机理,试制了锯齿翅片管及径向辐射状槽翅片管,以氟利昂F-11为冷凝介质,对上述两种异形翅片管及光滑管进行水平冷凝传热实验.得知这两种异形翅片管的给热系数α,在相同的热流率q下,为光滑管的8～11倍,在相同的冷凝温差△T下,为5～8倍.是普通低螺纹翅片管的1.5～2倍.因而是很有推广价值的传热管.实验结果表明,锯齿翅片管能有效地强化冷凝传热,在于其锯齿扰乱了凝液在沟槽间的流动状况,使凝液从层流向湍流转化.因而α和△T关系不是成简单的线性关系.在低温差下(△T<2℃),凝液呈层流,α值较低.随着△T增大,凝液量增加,并逐渐向湍流转化,因而α值逐渐增大,直至到某一温差下有峰值点(湍流转化点).然后,由于凝液浸没的翅片面积增大,且翅片效率随热流率q增加而降低,故给热系数也随之降低.由于带径向辐射状槽的翅片管的翅片两侧加工有辐射状槽,故能更有效地扰乱凝液的流动,湍流更激烈,因而锯齿翅片管有更高的α值,并显示出更早的湍流转化点.研究了各几何参数对α的影响.翅片距p的影响最大,对氟利昂工质而言,更佳p值为0.6～0.7mm,并研究了p与湍流转化点的关系.翅片增高,α随之增大,但增大比率较小,且耗费材料增加,故适宜的翅片高度h为1.2～1.4mm.     

双组分混合物在花瓣形翅片管上的冷凝传热

对双组分混合物在一种新型强化传热管———花瓣形翅片管上的冷凝进行了实验研究和机理分析．实验结果表明,双组分混合物在水平花瓣形翅片管上强制对流冷凝时的传热膜系数是光滑管的５～６倍．     

水平冷凝强化管传热性能实验数据处理方法

针对在大温差传热工况下,使用对数平均温差法确定相变传热管的传热性能时产生较大偏差、不能确切的反映实际的传热情况的不足,以及根据测实数据处理的实际需要,提出了一种基于局部热流密度、应用遗传算法来处理传热性能实验数据,从而确定冷凝强化管的传热性能的方法.并用此方法对一种双侧表面强化冷凝管的实验数据进行处理,获得了管内外对流换热关联式.     

新型纵槽管冷凝器

从九种不同形式的管子中篩选了一种表面纵槽管,可以强化有机蒸汽的冷凝。用此种管子制造的纵槽管冷凝器用于中間介质法地热发电中,較普通管冷凝器可节省传热面积一半以上。本文詳細介紹了实驗情况及理论分析,并对纵槽管的加工制造,鋁管与钢管板的連接提供了新的方法。     

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.     

水平冷凝强化传热管的传热性能

以Ｒ１１为工质，测试了饱和蒸汽状态下水平冷凝强化传热管－低肋管、Ｃ管、以及双侧强化传热管ＧＣ管的传热性能。并与同工况条件下测得的光管传热性能进行了比较。实验结果表明，被研制的ＧＣ管总传热系数比光管提高４倍多；而相应的管内侧冷却水流动阻力系数平均为光管的７倍多。最后运用熵分析法对水平冷凝强化传热管的强化传热性能进行了评价，结果表明ＧＣ管的强化传热性能优于ＤＡＣ管（另一双侧强化传热冷凝管）等水平冷凝强     

缩放管内间隔插入旋流片的复合强化传热

提出一种复合强化传热方法,对四种不同间隔插入旋流片的缩放管进行了传热与流阻实验研究,并与普通光滑圆管、缩放管空管、内插旋流片的光滑圆管三种结构条件进行比较.通过综合评价,在实验范围内(3400相似文献   

翅片管外相变材料熔化过程的数值模拟

相变材料的低导热性阻碍了相变蓄热设备的传热过程.采用翅片管是目前提升相变蓄热器传热速率的主要方法.使用Fluent软件中的Solidification/Melting模型对翅片管外相变材料熔化过程进行数值模拟,得到固-液相界面随时间的变化.通过改变翅片的厚度、翅片间距等参数,分析了不同的翅片参数对熔化时间的影响.结果表明:翅片的导热系数对蓄热时间影响较小;在一定范围内增加翅片的厚度可以强化相变储热过程,之后继续加厚翅片对蓄热时间影响不大;翅片间距对蓄热时间影响显著,缩小间距能大幅度缩短蓄热时间.     

基于冯·卡门类比的强化管污垢模型及抗垢机理

对比实验研究4种强化管(波纹管、缩放管Ⅰ、缩放管Ⅱ和弧线管)和光管在相同工况(人工硬水入口温度、流速、硬度及水浴温度)下的CaCO3污垢特性。通过分析强化管污垢热阻Rf与几何参数等,基于冯.卡门类比法,以φ和ψ为强化管传热性能评价因子,ηφ和ηψ为其综合性能评价指标,构建强化管污垢数据分析模型,并逐一分析各强化管的抗垢机理。研究结果表明:波纹管因管内的二次扰流及沿轴线方向的流速周期性脉动冲刷近壁面流体,显著增强污垢剥蚀率,且不易结垢甚至实现自清洗;由于管内流体的周期性扰动削弱污垢沉积,喉部剧增的壁面剪切应力可显著增强污垢剥蚀并实现弧线管抗垢;缩放管因轴向压力梯度交替切换引发流体剧烈周期性扰动以及喉部回旋涡流双重增大污垢剥蚀率而实现抗垢。     

SO_2气体换热器的强化传热及优化设计研究

本文以二氧化硫气体换热器为例,分析研究了弓形隔板管壳式气体换热器在管内与管隙间由于流体能量损耗分配的不合理性而对换热器传热性能所造成的不利影响,并提出了以换热器壳程气体纵向冲刷为结构特征的双面整体形低翅片管换热器的传热优化设计方法,使得换热器的总传热系数在管内与管隙间气体总压降不变,气体流量不变以及传热温差不变的条件下,比原弓形隔板管壳式气体换热器的总传热系数提高80%。总传热面积减少42%。     

螺旋槽管的筛选实验

为了适应火力发电厂泛气冷凝器及海水淡化冷凝器、预热器强化传热的需要,对螺旋槽管进行了筛选实验,以探求流体阻力较小、传热效果较好的管型,本文介绍了对18种管型筛选的实验情况,对螺旋槽深、槽形、导程及螺纹头数的影响进行了系统地实验比较,提出了1～2种较好的结构形式,但要找出最佳管型,还需进一步作螺旋槽管传热机理的研究。     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比.在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2-2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右.采用计算流体力学软件Fluent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟.结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热.对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%.     

扭曲扁管管内流动与传热的三维数值研究

利用计算流体力学和数值传热学的方法，对扭曲扁管三维模型的流动与传热性能进行了数值模拟计算和理论分析，研究了管内流体的Re，Pr以及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响，结果表明，扭曲扁管具有较好的强化传热效果，在管内流体具有高Pr低Re数的条件下，其强化传热效果尤为明显。根据数值计算的结果数据，拟合出了努塞德数和阻力系数的准则公式，对扭曲扁管工程实际应用具有一定的参考价值。     

SEVERAL HEAT TRANSFER ENHANCEMENT AND ENERGY CONSERVATION TECHNIQUES EFFECTIVELY USED IN INDUSTRY

本文介绍了５种在工业上行之有效的强化传热与节能技术：粘性液体的传热强化;新型壳程折流板;花瓣形翅片管强化冷凝;Ｔ－形翅片管强化沸腾传热;错齿圆翅片管强化苯酐凝华过程．同时,对以上５种技术的研究思路及工业应用效果进行了分析．     

涡节型、酒窝型强化管管内沸腾传热特性实验

以微型Capstone C30燃气轮机排放的烟气余热为热源,研究涡节结构强化管、酒窝结构强化管和光管管内沸腾换热特性。实验结果表明：涡节型结构强化传热管管内沸腾换热系数约为光管的1.6~2.1倍,管外对流传热系数约为光管的1.3~1.5倍,总传热系数约为光管的1.4~1.5倍;酒窝型强化传热管管内沸腾换热系数约为光管的2.1~2.5倍,管外对流传热系数约为光管的1.8~2.0倍,总传热系数约为光管的1.9~2.1倍。分析了涡节型强化传热管和酒窝型强化传热管较光管传热性能好的原因。     

螺旋槽管强化传热研究及其在锅炉中的应用

论述了螺旋槽管管内外单相流体传热研究的试验结果,并将试验数据按流动参数、物性参数和几何参数采用无量纲准则数进行整理.给出了在雷诺数Rei=104～105范围内管内无量纲换热系数Nui的关联式,和在Re.=3×103～6×104及Re.=3.3×103～105范围内气流横掠螺旋槽管错列和顺列管束的管外无量纲换热系数Nu.的关联式,该关联式可以作为螺旋槽管换热器的设计依据.介绍了螺旋槽管作为空气预热器在电站煤粉锅炉中的广泛应用,给出了几个应用螺旋槽管空气预热器解决锅炉具体问题的实例,表明了螺旋槽管空气预热器的显著优越性.