钛制管壳式换热器的设计

本文介绍了钛材在换热器中的应用，并详细阐述了钛材换热器的结构设计方法。     

基于响应曲面法的新型换热管结构优化

为了对新型换热管的传热与流动性能进行优化分析,采用数值模拟和响应曲面法相结合的方法,以努塞尔数、阻力系数为响应,以换热管结构参数和流体速度为影响因子进行优化设计,确定最优的结构参数和流体的最佳入口速度。结果表明,多元回归模型可以准确地表示响应与因子之间的关系,因子显著性排序为线性项平方项交互项,单因子中速度和凸棱高度对响应努塞尔数和阻力系数的显著性最高。针对换热管优化设计得出交叉螺纹头数、凸棱高度、螺距、速度的最佳组合参数分别为6、0.56 mm、30 mm、15.856 m/s,其对应的努塞尔数和阻力系数分别为2 137.78、0.055 794,该组合可为再热器设计提供理论指导。     

垂直相分离冷凝管内流型调控的数值研究

基于非能动相分离概念,开发了新型相分离冷凝管,形成了"气在管壁,液在中心"的分布模式.目前我们已经实验研究了相分离冷凝管对流型的调控作用,并定性分析了其内在机理为了深入研究这种新型结构内在的流型调控机理,基于跨尺度网格系统及VOF方法,对垂直相分离冷凝管内单个气弹的调控过程进行了数值研究.研究发现气弹从光管区域进入流型调控区域后,液膜厚度减少了近70%;气弹上升速度提高了1倍多,带动环隙区域内液体速度和速度梯度的大幅提高,从而起到减薄流动边界层的作用;气弹上升速度的大幅提高引起环隙区域和核心区域内流体质量和动量的交换,同时引起核心区域内流体的自维持脉动,促进了近壁区和主流区内液体的交混,以上3个因素将对提高设备冷凝换热性能起到积极的作用.     

脉动流体强化换热的试验研究

采用试验研究的方法研究了流体力学不稳定性对强化换热的影响.水流经Helmholtz共振腔时被转变为脉动流体,脉动的水经单管换热器时被加热,测量不同条件下加装共振腔和不加共振腔时的换热系数.研究发现,加装了Helmholtz共振腔时换热系数明显提高10%～40%.     

高速列车车厢内空气对流换热模型试验的相似关系

文章运用流体力学和热力学原理,建立了列车运行状态下车厢内对流换热的数学模型,并运用模型试验相似理论对该数学模型进行了相似分析,确定了模拟热平衡试验时保持车厢内空气的对流换热与实际运行时相似的准则,并且对试验方法进行了讨论。     

进口导向叶片热气防冰系统试验

通过设计导向叶片热气防冰试验方案,开展了针对不同的外部结冰来流参数条件下导向叶片的防冰试验研究.得到了不同防冰热气引气流量下导向叶片表面温度的变化情况,通过摄像记录了整个试验过程.了解了防冰热气引气流量不足情况下导向叶片前缘以及叶盆的结冰情况.试验结果对于分析叶片结冰状态下表面流动换热机理,优化设计叶片内部热气流道,提高进口导向叶片的防冰能力有重要参考价值.     

电场对沸腾汽泡影响的实验研究

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像仪对沸腾汽泡在电场作用下的生长过程进行了可视化实验研究.实验观察到电场作用下汽泡生长的动态图像.研究结果表明,电场作用下汽泡沿场强方向伸长,随着场强的升高,汽泡的脱离长径比增大,汽泡脱离壁面时的椭球外形更加明显;随着场强的增大,汽泡的脱离体积减小.分析了汽泡行为的变化对电场强化沸腾换热的影响.     

摩擦副本体温度的计算模型

本文建立了一个传热系统模型,它只考虑摩擦副接触区的几何形状,表层材料的物理参数和表面上的润滑油的物理参数。通过系统分析和能量方程导出稳定导热方程的定解问题,考虑摩擦副表面和侧面上的润滑油的强迫流动及其对流换热,给出了一个相对简单的摩擦副本体温升的理论解。结果表明,低速情况下,摩擦副接触长度显著影响其本体温升,接触长度愈长,本体温升愈高;高速情况下,接触长度对本体温升影响不大;通过侧面对流换热冷却能有效地降低摩擦表面的本体温升。     

水平管外蒸气轴向库特流动时的凝结换热

根据蒸气在管束间和套管环流道内流动特性，建立了适应该种流动凝结换热的物理及数学模型；通过数值求解，得到了蒸气流束对流膜厚度的影响区域及其随雷诺数，雅可比数及普朗特数的变化关系，表明这种流动形式强化了凝结换热。     

圆柱形和带状电极的EHD强化管内沸腾换热

以R-123为工质,采用带状电极和圆柱电极研究了电极形状对电水动力学(EHD)强化垂直管内核沸腾换热的影响。试验换热管为垂直套管式,外层为加热水路,内层为工质回路,中心布置着电极。电场强度范围为0~2.133 MV/m,热流密度范围为1.5~10.0 kW/m2,换热系数的误差为±9.7%;相应的强化因数的误差为±12.2%。结果表明:带状电极和圆柱电极的最大强化效果基本相同,但带状电极达到最大强化效果时所需要施加的平均电场强度和能耗低于圆柱电极,这对于工程实际应用具有重要的意义。从外加电场影响汽泡的成长、跃离和运动规律的角度对试验结果进行了初步的分析。