弹性管束汽－水换热器强化传热试验研究

本文设计了一种新的传热元件－弹性管束,它对管内外流体流动具有良好的振动响应特性。利用传热表面振动提高管外对流换热系数的同时,利用振动变形减少积垢,降低污垢热阻,实现了复合强化传热。在汽水换热条件下,对流作诱导振动强化传热规律进行了试验研究,得到了管外对流换热的准则方程式。     

流体诱导振动复合强化传热的实验研究

本文提出了流体诱导振动复合强化传热新方法并进行了实验研究,实验结果表明流体诱导的振动与其他方式一样对传热有足够的影响。弹性管束在流体诱导下的面内振动与面外振动,可以低流速下在提高对流换热系数,降低污垢热阻,使传热效果显著增强。     

流体诱导振动复合强化传热的理论分析

本文提出了流体诱导振动复合强化传热新方法并进行了理论分析，尽管人们一直将流体诱导振动看作是一种事故而加以预防，但流体诱导振动有效利用的空间依然很大。流体诱导的弹性管束面内和面外振动，在提高对流换热系数的同时降低污垢热阻，使传热效果显著增强。     

平面弹性管束疲劳强度与强化换热的数值分析

为了保证平面弹性管束在满足疲劳强度的前提下实现强化换热,利用双向流固耦合的方法数值分析了入口速度为0.2~0.5 m·s~(-1)范围内弹性管束的流体诱导振动及强化换热。根据Mises准则分析了弹性管束的疲劳强度,利用PEC评价准则分析了弹性管束的综合换热性能。结果表明:在入口速度为0.2~0.5 m·s~(-1)范围内,管束危险部位主要集中在最内侧管束连接端,且满足管束疲劳强度。在流体诱导振动作用下,弹性管束的努塞尔数分别提高了8.26%,6.07%,5.67%和3.91%。入口速度为0.2和0.5 m.s~(-1)时,弹性管束的PEC值分别为1.08和1.03,二者的差异较小。弹性管束特有的复合弯曲梁结构使得内侧两根管束振动强度大于两侧管束,致使中间两根管束换热能力提高了21%,两侧管束换热能力提高了13%。     

基于降低污垢热阻的复合强化传热研究

复合强化传热的换热系数的增加通常要比单独使用其中的任何一种技术高,但过分增长的污垢热阻会轻而易举地将对流换热系数提高的效果加以抵消。将振动看作不仅仅意味着噪声与元件损坏的能量表达方式,就有可能利用流体诱导的传热元件振动扰动水流,提高对流换热系数;同时,用振动变形清除传热表面积垢,降低污垢热阻,从而形成一种复合强化传热的新方法。     

复合发动机预冷器换热特性研究

复合发动机预冷器以其轻质紧凑的结构且高效的传热性能逐渐应用于超音速飞机发动机中,研究高流速高温差极端环境下微小尺度紧凑结构内换热机理对于提高发动机性能具有重大意义。本文针对Sabre复合发动机的预冷器,建立三维稳态可压缩流体横掠叉排管束的强制对流换热模型,研究管内流体速度,管外流体速度,入射角度以及管间距对于管外空气换热性能的影响机制。结果表明,通过增大管内制冷介质的流量,缩小管间距以及空气垂直入射等几种手段,均能达到提高预冷器换热效率的效果。     

流体低速横掠振动圆管的传热特性研究

本文实验研究了流体低流速横向冲刷间谐振动圆管的传热特性,其目的是为流体诱导振动的有效利用提供更多的借鉴。研究结果表明流体绕流振动圆管时,在较低流速下即可获得较好的传热效果。对流换热的增强较少地依赖于流动雷诺数,更多地依赖于振动雷诺数。     

基于(火积)耗散极值原理的管外流场优化

本文基于(火积)耗散极值原理得到了对流传热的优化场协同方程,用Fluent数值模拟求解层流状态下的管外流动换热的优化流场。得到了管外流动的优化速度场为多纵向涡结构形态,对优化流场进行分析,发现优化流场的综合换热效果远远高于原型流场。通过在管外添加扰流片的方法,来产生带有纵向涡的流场,达到优化管外流动传热的目的。数值模拟结果表明,添加扰流片在一定程度上可以强化管外对流换热。     

过热蒸汽型复合换热器传热与振动特性分析

本文以山西某热电厂用过热蒸汽型换热器为研究对象,通过理论分析和数值模拟得到新型复合流程换热设备的传热和振动特性.分析结果表明复合式换热设备能适应热源为过热蒸汽时的换热工况,具有热能利用率高、无二次蒸汽损失的传热特征.在该类换热设备设计中应注意主换热器中过热段的强化传热以及副换热器中壳程流速的选择,以确保其正常的传热和振动特性.基于振动特性分析,给出了预防换热管束振动的可行建议和措施.     

螺旋扁管管外蒸汽冷凝双侧强化传热试验研究

为促进螺旋扁管在冷凝换热装置上的应用,对螺旋椭圆管管外蒸汽冷凝工况下的传热特性进行了试验研究。研究结果表明,螺旋椭圆管在强化管内无相变对流传热的同时也可以强化管外冷凝传热。相同工况下,同圆管相比,所用螺旋椭圆扁管的总传热系数高11%-16%,管内传热系数高约18%,管外冷凝传热系数高约9%。并从二次流减薄传热边界层及冷凝表面利于排除冷凝液的角度,分析了螺旋椭圆扁管的双侧强化传热机理。     

新型制冷机冷凝器壳侧的传热强化研究

针对现行制冷机冷凝器的不足 ,设计了适用于冷凝传热的新型折流杆冷凝器的壳程内部结构 ,并分析了其传热强化机理。在重力控制条件下 ,对不同内部支承结构与管束组合的冷凝器进行了传热实验研究 ,得到了水蒸汽在冷凝器壳侧的冷凝传热特性曲线。采用冷凝传热强化因子的概念 ,建立了预测该种折流杆冷凝器壳侧冷凝传热膜系数的计算公式 ,为折流杆冷疑器在制冷系统中的设计应用提供了理论依据。     

BOILING CHARACTERISTICS OF R-11 IN COMPACT TUBE BUNDLES WITH SMOOTH AND ENHANCED TUBES

This study presents new data on nucleate boiling heat transfer obtained in compact horizontal tube bundles with small tube gaps. The experiment investigates the heat transfer enhancement effects by the restricted spaces comprising the compact tube bundles and the enhanced heat transfer tubes for nucleate boiling heat transfer of R-11 at atmospheric pressure. A roll-worked tube was used as a new type of enhanced heat transfer tube. The experimental results show that the small tube gaps can greatly enhance boiling heat transfer in a smooth tube bundle, while enhancement effects of small gaps were not quite significant for the enhanced tube bundle. There is a compound effect from the enhanced surface and the restricted space only for the enhanced tube bundle with the tube gap of 0.5 mm. The effects of the tube positions within both compact tube bundles on the boiling heat transfer were minor.     

斜翅型冷凝强化换热管传热性能的实验研究

对一种斜翅型外翅片带内螺纹的冷凝强化换热管进行传热性能的实验研究。管外冷凝换热的制冷剂为R134a,管内对流换热的介质为水。分别在定热流密度与定水流速的条件下进行一系列工况的实验,得到相应的实验数据。在定热流密度条件下,利用Wilson图解法得到管内的换热系数数据及相应的计算关联式。在定水流速的条件下,利用分离方法得到管外冷凝换热系数数据及相应的计算关联式。将强化管换热系数数据与光管换热系数的理论计算值进行了比较,结果表明:冷凝强化换热管管内对流换热的强化倍率为2.4,管外凝结换热系数随壁面过冷度的增加而增大,管外凝结换热的强化倍率为:1.78～3.92。     

HEAT TRANSFER UNDER FROSTING CONDITIONS TO PLAIN AND THICK-FINNED TUBES

An understanding of the development of frost in air-refrigerant evaporators and its influence on heat transfer is important to the optimum design of such equipment. This study constitutes an experimental and theoretical analysis of the mass and heat flow as the frost layer builds up on a tube in crossflow.

A closed-cycle airflow system with controlled conditions is used to examine photographically the frost growth on a tube while recording the thermal parameters. A detailed thermal analysis is developed to give an overall prediction of heat transfer variation with time. The analysis is extended to cover thick-finned tubes under conditions in which the airflow rate is a function of the frost buildup.     

水平管降膜蒸发器传热优化研究

基于分布参数方法,对大型制冷系统中的水平管外降膜蒸发进行了传热优化数值模拟计算.在计算中,分析了饱和的液态制冷剂R134a在水平的铜管束外流动蒸发的换热特性.模型考虑了不同的管子类型和2流程不同管程布置对蒸发器换热特性的影响,结果表明,蒸发器采用Turbo-EHP管的性能高于其它管;不同管程布置对蒸发器性能的影响比较大,其中,下进上出管程布置的换热性能优于其它管程布置.同时,本文考虑了传热管外"干斑"对换热的影响.本文结论对于大型制冷系统中的降膜蒸发器传热优化设计具有指导性意义.     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP CHARACTERISTICS OF W-TYPE SPIRALLY FLUTED TUBES

A new w-type spirally fluted tube with enhanced heat transfer characteristics was developed and manufactured. The heat transfer and pressure drop characteristics of tubes with various geometric parameters were measured over a range of Reynolds numbers from 8,000 to 30,000 for water flowing horizontally through the tube with steam condensing on the outside surface. Experimental correlations for the pressure drop and the heat transfer coefficient were developed from a large amount of data using multivariable linear regression analysis. Factors influencing the heat transfer and flow were analyzed. The experiments showed that heat transfer coefficient can be increased by 3–8% with the pressure drop reduced by 5–10% compared with an ordinary spirally fluted tube.     

R410A和R22在水平内螺纹管内冷凝性能的实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A和R22在冷凝温度40℃时在内螺纹强化管(外径为9.52mm)内的冷凝换热特性,对二者的冷凝换热性能进行了对比,并研究了测试管外冷却水流量对换热系数的影响。结果表明:在管外冷却水流量相同时,R22的总换热系数K普遍比R410a小,而管内传热系数hr比R410A大。R22与R410A的总传热系数K均随管外冷却水流量的增加而增加,当制冷剂流量Gm大于300kg.s-1.m-2时,管外冷却水流量对总传热系数K的影响变小。