锅炉炉内含尘气流冲刷管束换热器的流动和传热特性研究

本文通过模型计算和实验对于含尘烟气冲刷圆管和螺旋肋片管的管束换热器的流动和传热特性进行研究。结果表明,换热管束的形式对颗粒的传热强化作用具有明显的影响。颗粒对圆管的传热强化作用必须予以考虑,而对于螺旋肋片管则可忽略。     

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。     

转子结构参数对管内阻力与换热特性的影响

研究了内插不同结构参数直线型转子的管内流动阻力和传热特性,结果表明,直线型转子在阻力增加1~1.5倍的前提下,强化换热30%~50%,分析发现,15°螺旋叶片角、凸形直线段截面结构以及与换热管内径相当的回转直径的直线型转子能在阻力增加不大的情况下显著强化换热。     

内置扭带波纹管内熔盐传热特性数值研究

本文针对熔融盐吸热器传热与流动特性进行了深入的理论研讨与分析,对于太阳能热发电系统中吸热器传热过程中高辐射热流密度的特点,设计并建立内置扭带波纹管物理模型,采用RNG k-ε模型,对内置扭带的波纹管内熔盐传热特性进行数值模拟。分析了集热管轴向速度分布和横向截面二次流速和温度分布,对比了不同管型的集热管内换热效果和阻力系数f。研究结果表明:在入口雷诺数Re为12000~35000的范围内,相比圆管和普通波纹管,Nu均有提高,且随Re的增加呈递增趋势;普通波纹管和内置扭带的波纹管的阻力系数f都随着Re的增加呈递减趋势,相比于圆管,波纹管和内置扭带波纹管的f分别提高了282.3%~354.9%和1154.4%~1339.0%。     

非均匀加热条件下内插扭带管强化传热模拟分析

以水为工作介质,采用欧拉多相流模型和非平衡沸腾模型,当流速在0.3~0.7m·s^-1范围内、工作压力为4.5MPa、热流密度为2MW·m^-2时,数值模拟了内插扭带管和光管管内流动过冷沸腾传热。对比了两种管道的换热系数、气泡份额、流动速度、流场流线、固体组件温度和压降,分析了内插扭带管的综合性能。结果表明,与光管相比较,内插扭带管的换热系数提高约6%~90%,压降增大约200%~250%,得到流速在0.4~0.6m·s^-1范围内时内插扭带管的综合性能评价因子η为1.1~1.3。     

扭曲螺旋管内LNG的传热与流动特性研究

采用数值分析方法,分别对液化天然气(LNG)在扭曲椭圆管和扭曲扁管内发生相变时的传热和流动特性进行了研究,分析了管道长短轴之比和雷诺数对管道换热性能的影响。结果表明,扭曲管道内流体流动产生的二次流强化了管道的传热性能。扭曲椭圆管道的综合性能系数PEC值均大于1,其换热性能优于相同条件下的圆管;扭曲扁管的长短轴之比小于2时,在低雷诺数时的PEC值小于1,此时扭曲扁管的换热性能不如相同条件下的圆管。在管道长短轴之比相同时,相同条件下扭曲椭圆管的综合性能优于扭曲扁管。     

采用深槽螺旋波纹管的折流杆换热器传热与流动数值模拟

本文采用数值计算方法,以水为流动介质,研究了采用螺旋波纹管为换热管的折流杆换热器传热与流动的综合性能,并与传统采用圆管的折流杆换热器进行对比.结果表明,采用螺旋波纹管的折流杆换热器能有效提高综合强化传热性能,其EEC值可达1.28.     

传热效率——强化传热的新评价指标

本文从热耗散的角度出发,提出了一种新的衡量热量传输过程效率的物理撼.随后,本文利用最小热耗散优化原理对圆管管内空气对流换热问题进行了优化计算,同时从层流和湍流两种情况进行了优化前后的传热效率的比较.结果表明,对于管内对流换热问题,与不优化的光管相比,优化后的圆管的传热效率远高于前者,并且传热效率与努塞尔数的趋势一致.因此,本文提出的传热效率能够很好地应用于管内强化传热的评价.     

管内CaCO_3污垢形成过程的数值模拟

本文以圆管内 CaCO3 污垢的形成过程为研究对象,从传热传质的角度建立了一个圆管内 CaCO3 污垢形成过程的数学模型,利用化学反应模型对圆管内 CaCO3 污垢的形成过程进行了数值模拟,得到了 CaCO3 污垢的沉积率、剥蚀率以及污垢热阻随时间的变化规律.     

超临界压力CO2在水平圆管内流动传热数值分析

采用SST k-w低雷诺数湍流模型对加热条件下超临界压力CO2在内径di=22.14 mm,加热长度Lh=2440 mm水平圆管内三维稳态流动与传热特性进行了数值计算.通过超临界CO2在水平圆管内的流动传热实验数据验证了数值模型的可靠性和准确性.首先,研究了超临界压力CO2在水平圆管内的流动传热特点,基于超临界CO2在类临界温度Tpc处发生类液-类气“相变”的假设,揭示了水平圆管顶母线和底母线区域不同的流动传热行为.然后,分析了热流密度qw和质量流速G对水平圆管内超临界压力CO2流动换热的影响,通过获取流体域内的物性分布、速度分布和湍流分布等详细信息,重点解释了不同热流密度qw和质量流速G下顶母线内壁温度Tw,i分布产生差异的传热机理,分析结果确定了类气膜厚度d、类气膜性质、轴向速度u和湍动能k是影响顶母线壁温分布差异的主要因素.研究结果可以为超临界压力CO2换热装置的优化设计和安全运行提供理论指导.     

基于mini-bar的光纤耦合实验研究

基于mini-bar的光纤耦合是一种进一步提高二极管激光器光纤耦合系统出光亮度的有效方法。本文对Osram公司的一款连续60 W mini-bar的发光特性进行了实验研究,选用的mini-bar在工作电流60 A时输出功率60 W,电光转换效率最大为60%,中心波长973.7 nm,慢轴发散角为9.3（1/e2）。分析了其慢轴准直的特性,了解慢轴准直透镜的选择原则。器件准直后的慢轴发散角为47.6 mrad。通过对光束参量积的计算了解到mini-bar的光束可以直接耦合进入600 m的光纤,并进行了单片mini-bar的耦合实验,得到准直系统与耦合透镜组的传输效率为83%~85%,光纤的耦合效率为86%~93%,整个系统的光光效率大于72%。     

亚临界与超临界压力水在管内的对流传热与传质

本文对含有金属腐蚀物杂质的亚临界与超临界压力水在竖直加热圆管内的受迫对流与混合对流传热与传质进行了数值模拟，分析了变物性、浮升力以及压力等因素对管内对流传热与传质的影响。结果表明：浮升力使自下而上流过竖直加热圆管的对流传热和传质增强；在不同的温度条件下，超临界压力水的热物性对传热传质的影响有很大不同。     

内插直线型转子的管内流动与换热实验研究

实验研究了内插不同结构参数直线型转子的管内流动阻力和传热特性,结果表明,由于中空的结构形式,直线型转子可增大壁面处流体速度梯度,增强扰动,从而在阻力增加不大的条件下,实现强化换热和除垢抑垢。减小螺旋叶片角度、优化直线段形状、设置凸起等方式有助于提高内插转子的管内综合换热性能,三正三反交替布置为较优的转子排列方式。     

内螺旋肋管流动与传热特性的实验研究

对六种内螺旋肋管进行了流动与传热的实验研究,实验管内径为16．25-16．69 mm,内螺旋肋高为0．28-0．44 mm,螺旋肋牙数为40-45,螺旋角为43°-45°．研究表明,内螺旋肋管可以有效地强化传热,本文所研究的管型的传热强化倍率为1．67-2．99．比较了两种评价内螺旋肋管性能的方法．用Webb模型及Ravigururajan模型对内螺旋肋管进行了性能预测并与实验值进行了比较．两个模型的预测值与本试验结果有较大偏差,相对而言,传热模型稍优．     

组合曲线回归法计算螺旋扁管管内对流传热系数

针对螺旋扁管壁面温度难于准确测试的特点,提出采用线性曲线回归与非线性曲线回归相结合的方法进行管内传热系数计算.进行了光管与螺旋扁管管内对流传热实验,并用该方法计算管内对流传热系数.光管传热系数计算值与经典公式的大偏差小于6%.螺旋扁管管内传热系数的计算值略大于通过测量壁温获得的传热系数值,分析了二者存在差异的原因.组合...     

列管式换热器强化传热研究及发展

简述了列管式换热器强化传热技术的进展及发展方向,管程强化传热采用螺纹管、横纹管、波纹管、缩放管、管内插入物、三维内肋管、翘片管等传热元件,壳程强化传热采用板式支撑、折流插式支撑、空心环支撑、管子自支撑等管束支撑结构。指出了列管式换热器研究中存在的不足。指出了今后的发展方向,为列管式换热器的研究和应用提供理论参考。     

圆管内插入螺旋片状多孔介质的换热性能及场协同分析

采用数值计算的方法,以水为流动介质,研究了圆管内插入螺旋片状多孔介质在充分发展的层流区的换热及流动综合性能,并与环状和圆柱状多孔介质插入物进行了对比,此外,利用场物理量协同原理对计算结果进行了分析。结果表明,在圆管内插入螺旋片状多孔介质可以有效提高换热与流动的综合性能,其PEC达到3.60～3.95.     

液态金属钠在圆管和套管内的传热实验研究

本文介绍了液态金属钠在圆管和套管内的传热实验结果,同时介绍了偏心率对套管传热系数的影响和元件表面周向温度的变化.     

螺旋波纹结构对盘管换热器传热特性的影响

为增强盘管换热器的传热性能,提出一种螺旋波纹状的盘管结构,通过Fluent分别对螺旋波纹盘管和普通盘管的对流换热过程进行数值模拟研究,分析入口流速对管道传热特性的影响。结果表明：两种盘管压降随入口流速的增大而升高,不同入口流速下的螺旋波纹盘管综合评价指标PEC值大于1,当入口流速为0.524 m/s时,其努塞尔数比普通盘管高出31.3%。螺旋波纹结构增强了盘管内的二次流效应,缓解了传热不均匀的现象。     

非牛顿纳米流体在螺旋隔板翅片管换热器与弓形隔板光滑管换热器壳程的换热性能对比

选用黄原胶作为非牛顿流体基液,碳纳米管为纳米添加粒子,实验研究了非牛顿纳米流体及其基液在螺旋隔板翅片管换热器和弓形隔板光滑管换热器的壳程冷却传热性能。实验结果表明,两台换热器的对流传热系数和压降均随雷诺数的升高而升高。与基液相比,非牛顿纳米流体在螺旋隔板翅片管换热器和弓形隔板光滑管换热器中的壳程传热系数分别提高31.3%和18.3%,其压降分别增大36.1%~52.6%和35.6%~41.4%。在雷诺数相同时,非牛顿纳米流体在螺旋隔板翅片管换热器的综合热性能为弓形隔板光滑管换热器的2.78~2.93倍。