螺旋弹性管束换热器壳程振动强化传热研究

为揭示螺旋弹性管束换热器的振动强化传热机理,基于一种双螺旋弹性管束换热器,采用双向流固耦合计算方法,对螺旋圈数、入口流速和壁面温度对其壳程流致振动强化传热特性的影响进行了研究。结果表明:随着螺旋圈数的增加,管束的面均传热系数和单位压降下的面均传热系数均降低,但相对面均传热系数误差、PEC值和体均传热系数均增大。随着入口流速的增加,管束的面均传热系数、相对面均传热系数误差和PEC值均增大,但单位压降下的面均传热系数降低。随着壁面温度提高,螺旋弹性管束传热会显著增强,但振动对管束强化传热影响不大。     

竖直波纹板表面凝结过程的强化传热研究

根据波纹板壁面与凝结液间的表面张力使液膜减薄的强化凝结传热的机理建立数学模型,计算了波纹板槽道谷底和波峰两侧液膜传热的综合效果与当量竖直平壁相比较的传热结果,提出了一种可兼顾通流截面和强化效应的双尺度波纹形式,对双尺度波纹、普通波纹板和当量平板进行了凝结传热性能比较实验,表明双尺度波纹板凝结侧传热系数可比普通波纹板增强约40％。     

入口节流微通道换热器内相变传热特性

设计加工一种带有入口节流结构的铜基微通道换热器,理论分析其传热模型、实验测量微通道换热器内相变换热的传热特性和压力特性。结果表明:换热器内部的热传递过程为其主要换热模式;换热器表面温度随加热热流密度的增大而增大;微通道入口流速对表面温度影响较小;入口工质过冷度线性影响换热器的表面温度。热流密度在不同阶段对换热系数有不同影响,热流密度为360 W/cm~2时,换热器换热系数出现最大值;换热器压降随热流密度和系统流速的增加而增大。     

几何参数对低波纹通道流动与换热特性的影响

本文对几种不同几何模型的低波纹通道进行了传热及阻力性能数值研究,在一定的流速范围内得出了传热和阻力的特性曲线.分析了通道高度、波纹波峰高度、通道宽度对流动与换热的影响.结果表明,通道高度越小,换热越强,同时压降也增加;波纹波峰高度越大,换热加强,压降也相应增加;通道宽度越大,换热几乎不变,但压降随之降低.     

基于拉格朗日跟踪法的波纹流道流体特性研究

采用正交实验方法考察了具有不同结构参数的三维周期波纹流道中的流体性能,并采用Webb评价方法对其进行性能评价。比较了不同波纹宽度的波纹流道的阻力因子e_f、传热因子e_Nu和能效因子η的值,结果表明三者都随Re的增大而增大,波纹宽度最小时能效因子η最大。流体在波纹流道中垂直于主流方向的横截面上产生二次流,随着Re增大,二次流增强,阻力增大,温度边界层减薄,温度等值线分布变得不均匀,传热增强。采用拉格朗日粒子跟踪技术分析了不同Re下,流体粒子在波纹流道内的运动轨迹,绘制了不同周期出口流体粒子的庞加莱截面图,结果表明流体粒子在波纹流道中被反复拉伸和折叠,增加了流体粒子的接触面积,提高混合效率,强化了传热。     

脉动参数对波纹通道内传热强化的影响

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,数值研究了波纹通道内脉动流动与换热情况,流动Re数的范围为5~500,Pr数为0.7.计算考察了脉动参数如脉动频率和振幅对通道内强化传热和压力损失的影响.研究结果表明,流动阻力特性呈周期性余弦规律变化,换热Nu数呈正弦规律变化;频率、振幅的增大,使得阻力脉动幅度增大.受入口脉动流的影响,通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移,从而增强了流体之间的扰动和掺混,强化了传热;传热的强化效果随着振幅的增大而增强,但在特定入口脉动流下,相同振幅不同频率下的强化效果几乎一致.     

低温开架式气化器表面结冰数值模拟

针对开架式气化器(ORV)建立4组不同海水液膜厚度下的换热管模型,基于Realizable k-ε及SolidificationMelting模型进行流固耦合传热计算,分析不同海水液膜厚度以及不同海水入口流速对换热管外海水结冰的影响。海水入口流速在0.5m/s~1m/s范围内变化时,海水入口流速越小,液膜厚度越薄,换热管外海水越易结冰;当液膜厚度为1mm、海水入口流速为0.5m/s时,结冰长度达到454mm。可见,换热管外海水结冰受液膜厚度与海水入口流速影响很大。海水从上往下流动过程中,换热管外海水结冰率逐渐增大,冰层逐渐增厚,且结冰重点区域位于换热管翅片缝隙及换热管连接处。因此在ORV实际运行中,为防止换热管结冰,应合理布置海水分布装置,并对换热管外翅片夹角、形状及换热管连接结构进行优化设计,以增强ORV传热效果。     

连续型与打孔型波纹传热表面热力性能试验研究

波纹型传热表面是工程中常用的高效紧凑型传热表面之一,其热力性能与结构形式及几何参数有直接的关系。本文用试验的方法对连续型波纹翅片及打孔型波纹翅片的传热及阻力性能进行了研究,得出了相应的传热准则方程式及阻力性能曲线。试验研究结果表明,在传热性能相同时,打孔型传热表面的流动阻力大于连续型传热表面,亦即在泵功率消耗相同的条件下,连续型表面的传热性能优于打孔型。     

波纹参数对板式换热器传热和压降影响研究

建立冷热双流道模型,研究了不同波纹参数对其传热和压降性能的影响,分析了传热机理。结果表明,板式换热器的传热和压降性能主要受流体流动形式和触点密度的影响。波纹倾角β=70°时传热效果最好但压降较大,波纹深度对传热性能的影响效果比波纹倾角和波纹节距大8%和15%左右,波纹倾角对压降性能的影响大于波纹节距。     

定曲率螺旋盘管式汽车尾气余热回收装置的性能研究

为研究汽车尾气余热回收装置不同参数对其性能的影响,对汽车尾气余热回收装置定曲率螺旋盘管换热器建立三维仿真模型,研究了雷诺数在4 000～14 000的范围内,定曲率螺旋盘管换热器盘管直径和螺旋直径两个几何参数对阻力和换热性能的影响。结果表明:改变换热器盘管直径,对换热器流动阻力性能影响不大,换热量随着换热器盘管直径的增加而增加;螺旋直径为70 mm时流动阻力增量最大,换热量随着螺旋直径的减小而增大。     

螺旋盘管腔式熔盐太阳能吸热器的分析优化和研制

针对电工所开发的太阳能制氢用碟式聚光器,本文提出了一种螺旋管腔式熔盐太阳能吸热器,建立了螺旋管腔式熔盐太阳能吸热器的数学物理模型,进行了吸热器性能的计算分析,得到了吸热器结构参数以及熔盐流速对吸热器性能的影响规律,并从中选择了吸热器的最优结构参数,在此基础上研制出了螺旋盘管腔式熔盐太阳能吸热器样机.     

水平管降膜蒸发器传热特性研究

建立了水平管降膜蒸发和管内凝结传热实验台,通过对实验结果的归纳,获得了水平管降膜蒸发器总传热系数随喷淋密度、蒸发温度、传热温差和蒸汽入口流速的变化规律,以及管间距对传热特性的影响。结果表明,总传热系数随喷淋密度、蒸发温度的增大而增大,随传热温差的增大而减小,而蒸汽流速对传热系数影响较小;在本文研究的管间距范围内,当管间距为46.7 mm时,总传热系数最高。     

螺旋波纹波导的传输特性

 根据螺旋波纹波导的传输耦合方程，取输入模式为TE₁₁，由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE₂₁，由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程，并进行数值分析，得到了波导波纹周期对传输特性的影响；利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系。计算结果表明：在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模，以TE₂₁模为主，其群速基本接近常数，可以和电子注在很宽的频带内产生互作用，为注波互作用的计算提供了依据。     

W波段回旋行波管螺旋波纹波导色散分析

对螺旋波纹波导回旋行波管的色散特性进行了研究,通过理论分析推导了螺旋波纹波导的色散方程。进一步对色散曲线进行了数值计算,并着重分析了几何结构参数变化对其色散特性的影响, 由此得到了合理的结构参数。同时利用三维电磁仿真软件CST模拟计算了在该参数下螺旋波纹波导的本征模式并与理论结果作对比,误差小于3%。     

组合波纹管内流动及传热性能仿真研究

不同波纹参数对波纹管的传热性能有重要的影响,因此开展波纹参数的优化设计研究具有重要的意义。通过建立不同参数波纹管有限元模型,数值仿真研究了雷诺数为10 000～40 000时波纹组合类型及凸凹波纹宽度比例对流动及传热性能的影响规律。研究结果表明,相比单一的凸起或凹坑波纹,凹坑-凸起及凸起-凹坑组合波纹能诱导更强的流体混合继而更大程度地提高波纹管的传热性能。此外,当组合波纹的凸起与凹坑波纹比例等于或小于1时波纹管有更优的流动及传热性能。研究结果可以为波纹参数的优化设计提供指导。     

X波段螺旋波纹波导回旋行波管实验

俄罗斯学者Denisov等提出一种螺旋波纹波导结构，通过两模式在角向上的耦合使电子与波在宽频带内发生有效的作用，由此制成的回旋行波管从物理机理上增大了互作用效率和频带宽度。因此以它为高频结构的回旋行波管已成为当今的研究热点，其关键技术是对螺旋波纹波导进行色散和互作用设计。     

新型导热塑料在蓄冰过程中的传热性能研究

在冰蓄冷空调系统中 ,载冷剂乙二醇溶液的腐蚀性对金属换热管道工作的长期稳定性产生严重影响 ,文中提出采用新型导热塑料来代替传统的金属管道。为了论证导热塑料的可行性 ,对在冰盘管蓄冰槽的蓄冰过程中 ,导热塑料的热导率对其传热性能的影响进行研究。建立了盘管蓄冰过程的物理数学模型 ,求出蓄冰时间随盘管材料热导率的变化曲线 ,并对三种盘管材料对盘管传热性能的影响作出比较 ,认为新型导热塑料制成的冰盘管具有较大的优越性 ,可在工程实际中采用。     

熔融盐单罐储热系统释热传热规律研究

熔融盐单罐储热相对于双罐储热可以节省储热成本,为了得到单罐储热系统内熔融盐释热传热规律,本文将螺旋盘管换热器布置在圆柱形隔板与罐壁形成的环形通道内,实验分析圆柱形隔板调整流场前后单罐储热系统性能。实验结果表明,圆柱形隔板起到了罐内熔盐流场的调节作用,进而提高了螺旋盘管内释热介质出口温度、换热器换热量以及换热器的瞬时效率,缩短了取热时间。这些研究结果为熔盐单罐储热系统设计提供理论依据。     

基于普朗特类比的多种强化管内污垢数据分析

针对光管和四种不同结构的强化管(缩放管I、缩放管Ⅱ、弧线管及波纹管)在相同条件(工质流速、入口温度、水浴温度及微粒浓度)下的颗粒污垢实验数据,基于普朗特类比法,以φ(φ=(Km/Kmp)/(f/fp),Km为质量传递系数,f为摩擦因子,下标p表示光管)和ψ(ψ=j/jp)/(f/fp)1/3,J为传热因子)作为传热性能...     

波纹通道换热特性的三维数值研究和场协同分析

应用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,对顺人字组合及软硬板组合波纹通道内三维稳态湍流流场进行了数值模拟,定量计算了不同流动速度和不同结构参数下波纹通道的传热因子j和摩擦系数f,得到了波纹通道换热与流动阻力随波纹夹角β及波纹密度λ/h的变化规律,进而对波纹通道进行了整体性能评价,并从场协同理论角度,分析了波纹通道强化换热的机理。