气体横掠顺排管束流动特性实验研究

螺旋管式换热器换热系数高且结构紧凑，被用于高温气冷堆蒸汽发生器及中间换热器。这类换热器壳侧为有壁面包围的横掠管束流动，而壁面的存在会对横掠管束流动产生一定影响。本文中采用分裂式热膜测量了不同管距管径比(P/D)和不同雷诺数(Re)下横掠顺排管束流动管间和管后的速度分布。讨论了流动充分发展区域P/D、Re对管间和管后时均速度分布的影响。然后分析了P/D、Re对管间和管后雷诺正应力分布的影响。选取Re=35875的结果，从频谱角度分析了产生不同雷诺正应力分布的原因，并比较了P/D对管间速度频谱的影响。     

余热利用H型翅片受波动性影响的机理研究

本文对余热利用中常用安装有H型翅片的管翅式换热器在波动流动条件下的换热性能和流阻特性进行了数值模拟研究。揭示了非稳态波动流动的不同波动时均速度、波动幅度和波动周期对流动和换热的影响机理。结果表明,在不同时均速度下,Nu数随Re数的变化趋势基本一致,而Eu数具有明显的迟滞现象;在不同波动幅度下,Nu数和Eu数的变化都很大,在Re数的极小值附近尤为明显;在不同波动周期下,Nu数和Eu数在所有Re数范围内均基本相同,影响可以忽略。最终获得了波动流动下换热和阻力计算的关联式。     

多管排大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片型式对空气侧强化传热的影响,对12排分别带平直、开缝、纵向涡、开缝与纵向涡混合、圆形共5个翅片型式的翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究,并在相同质量流木结流量、相同压降及相同泵功率下进行了综合性能评价.在三种比较准则下,圆形翅片的换热综合性能最差,开缝与纵向涡混合翅片的换热综合性能比纵向涡翅片的好,而当Re数较大时开缝翅片的换热综合效果最好.在试验的Re数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式,为相关的理论研究和工程应用提供了参考.     

硅基内肋阵列微通道内的流动和换热特性

制作了四种带有圆柱形内肋阵列的硅基微通道,以去离子水为工质对其内部流动和换热特性进行了实验研究,并与平直微通道进行了对比,分析了内肋阵列微通道中流动阻力提升和强化换热的机理。研究表明;内肋阵列带来较大阻力的同时也极大地改善了换热;流体流经内肋阵列微通道时,其阻力在低Re数下主要来自壁面效应产生的摩擦阻力,高Re数下则受绕肋产生尾涡的影响较大;不同内肋布置方式对流体流动和换热影响显著,叉排布置比顺排布置的内肋阵列微通道具有更大的摩擦因子和换热系数,且增大垂直于流动方向内肋密度更有利于增强换热;内肋排列最为紧密的微通道#2综合换热性能最好,相同泵功下,其换热热阻相对于平直微通道降低了53.4%。     

碳烟颗粒沉积对管排换热器性能影响及优化

针对内燃机排气碳烟沉积、导致换热器的换热性能大幅降低的问题，本文建立了包含碳烟颗粒沉积与移除机制的数值模型，基于管排换热器沉积分布特性，研究了换热管形状及布置方式对碳烟沉积特性以及换热压降性能的影响规律。结果表明：沉积层达到动态平衡的时间随椭圆管轴长比增大而增大，与圆管结构相比，合适的椭圆管结构能够抑制碳烟沉积引起的换热性能下降；在无碳烟沉积时叉排结构换热压降性能优于顺排结构，但碳烟沉积对叉排换热器性能影响极大，考虑沉积后叉排圆管性能恶化82.53%，其性能反而远差于顺排结构；在考虑碳烟沉积的情况下，顺排轴长比为0.8的椭圆管结构的平均换热压降性能与顺排圆管和叉排圆管相比分别提高了51.63%和223.31%。     

微柱群阻力特性实验研究

以去离子水为工质,流经直径为0.5 aim,高度分别为1.0 mm、0.75 mm、0.5 mm和0.25 mm的圆柱组成的柱群板,其宽度与长宽分别为3.5 mm和40 mm,测量通道进出口压差及流量,研究微柱群内部分别在叉排和顺排时液体流动的阻力特性.研究表明,微柱群内流动阻力系数f,随Re数的增大而逐渐减小,当Re数大于500时,f基本不变;微柱高度和直径之间存在一个有利于流动的最佳比例,该值介于1到1.5之间;顺排微柱群的f明显小于叉排微柱群,其,值为叉排微柱群的0.5倍.     

翅片管束式管壳式换热器三维数值模拟研究

本文提出了运用多孔介质模型、分布阻力模型和k-ε湍流模型对壳侧为翅片管束的壳管式换热器壳侧速度场与温度场进行三维数值模拟的方法,并对一相应类型换热器壳侧的流动与换热进行了数值模拟,得出了壳侧流场参数的图示以及壳侧进出口压降,温差,换热量随壳侧Re变化的特性曲线。     

空气横掠错排板簇换热与阻力特性的试验研究

本文采用萘升华质-热比拟技术,对锯齿形翅片的二维模型-错排板簇的换热与阻力特性进行了试验研究.试验表明在充分发展区,当Re数在1500至8800范围内,不同板长时的板簇换热与阻力综合指标i/f值与Re数的关系几乎相同.此外,还得到了板簇无因次板长L/D_h和Re数的传质(热)准则式.     

空调蒸发器用管翅式换热器开缝翅片的数值设计

通过三维层流数值模拟,与平片计算结果对比,设计了适用于低流速和Re数(迎面风速1-3 m／s,对应Re数 901-2702)下的空调蒸发器用管翅式换热器的开缝翅片形式。研究表明:在上述迎面风速和Re数范围内,开缝翅片性能曲线和平片性能曲线不可避免地有一个交叉点,对应Re数称为转折Re数,在交叉点前的速度和Re数范围内,平片换热器的综合性能优于开缝翅片,而在高于转折Re数后,随着迎面风速的增大,开缝翅片的综合换热性能将越来越优于平片;依据“前疏后密”原则适当减少开缝翅片换热器开缝的条数,可以有效降低转折Re数,并显著改善低流速和Re数下换热器的综合性能。另外,再次验证了场协同理论-温度场和速度场的协同性与换热器换热量间的必然联系。     

液态铅铋合金横掠管束对流换热数值计算

直流螺旋管式蒸汽发生器具有结构紧凑和换热系数高等优点,能够进一步提高液态金属反应堆的紧凑性和经济性。此时蒸发器壳侧为液态金属横掠管束流动,而在可查阅文献中专门针对液态金属横掠顺排管束的换热关系式却很有限。本文采用SST k-ω模型和湍流普朗特数模型数值研究了液态铅铋合金横掠顺排管束的流动和换热特征。首先采用前人的实验结果对数值模型进行了验证,模拟结果与努塞尔数实验值偏差小于8%。研究了普朗特数、雷诺数以及管束结构对液态金属横掠顺排管束换热特征的影响。讨论了不同工况下分子热扩散系数和湍流热扩散系数对于换热的贡献以及传热管周向局部换热特征。最后根据计算结果拟合出了液态铅铋合金横掠顺排管束的努塞尔数公式。     

Effects of fin pitch and tube diameter on the air-side performance of tube bank fin heat exchanger with the fins punched plane and curved rectangular vortex generators

Tube bank fin heat exchangers with vortex generators are widely used in the field of industrial applications. The effects of the fin pitch and the tube diameter on the air-side performance of the tube bank fin heat exchanger with plane rectangular vortex generators (PRVG) and curved rectangular vortex generators (CRVG) are experimentally studied in this paper. Performance comparison is carried out between the fins with PRVG and CRVG. The experimental results show that both PRVG and CRVG can effectively enhance heat transfer performance compared with the plain fin. Both the fin pitch and the tube diameter have obvious effect on f compared with the effect on Nu, especially for the fin with PRVG. The characteristics of Nu, f, and Nu/f^1/3 are different for the fins with PRVG and CRVG. The fin with CRVG has a better heat transfer performance than the fin with PRVG for all the cases studied in this paper.     

带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究

用三维数值的研究方法对带有纵向涡发生器的翅片管流动和传热进行了数值研究。研究发现,使用了45°冲角的矩形小翼纵向涡发生器可以使得翅片管的传热增加10.4-24.6%,同时相应的压力损失增加30.5-57.2%。研究了不同的冲角(a=30,45,60)对于管翅间换热和流动的影响,结果显示冲角为30°时效果最好。     

肋片双面带涡产生器的扁管管片式散热器数值研究

采用数值模拟的方法,研究了流道内上下两肋片均布置有涡产生器的扁管管片式散热板芯的传热与阻力特性,并与流道单面布置涡产生器的换热板芯进行了对比.结果表明,采用双面带涡产生器的肋片表面能在提高Nu的同时,降低流动阻力,换热性能得到了明显的提高,在Re=1500时,平均Nu数提高了8.6%,横向平均Nu最大提高了30%,阻力下降了6.5%.     

EFFECTS OF THE PITCH OF IN-LINE DELTA WINGLET VORTEX GENERATORS ON HEAT TRANSFER OF A FINNED THREE-ROW FLAT TUBE BANK

The naphthalene sublimation technique via the heat and mass transfer analogy is used to study the effects of the pitch of in-line delta winglet vortex generators on heat transfer and pressure drop of a finned three-row flat tube bank. The results show that the pitch of the in-line vortex generator has a strong effect on the heat transfer performance. The optimal pitch depends on the performance evaluation criteria. With the configurations considered in this article, for identical pumping power or combined constraint, a small pitch of 0.33 is best; for the identical pressure drop constraint, a value of 0.42 is best.     

弓形折流板换热器中折流板对换热器性能的影响

本文采用Bell-Delaware换热器设计方法研究了传统弓形折流板换热器加热轻油时在不同管束排列角度下,改变换热器壳侧折流板间距以及改变折流板的窗口高度对管壳式换热器的壳体内径、换热管数目、壳侧换热系数及壳侧压降的影响.     

螺旋折流片强化壳侧传热的四管模型数值模拟

针对螺旋折流片管壳式换热器的正方形布管方式,建立了相间套螺旋折流片的四管数学物理模型,利用FLUENT软件对该模型的流动与传热情况进行了数值模拟;并与光滑通道中及单管螺旋折流片模型的流动和传热结果进行了对比.结果显示旋向相反的相邻螺旋折流片所诱导的两股旋流通过相互作用可提高通道内流体流速,并有效地形成对相邻传热管外的斜向冲刷,这对于减薄边界层,促进近壁流体与主流区流体的动量和质量交换进而强化传热有明显的作用,算例显示其传热系数可比相同尺寸的光管通道中的情形提高约44%～57%.     

喷淋蒸发翅管式冷凝器传热传质研究

采用蒸发式冷凝器可以降低制冷装置不可逆传热损失,提高机组效率。该文提出在制冷装置中采用喷淋蒸发翅管式冷凝器,分析了喷淋蒸发翅管式冷凝器的传热过程,建立其传热传质数学模型和设计计算方法,简要分析了环境温湿度、管翅结构、风速、淋水量等一些主要因素对传热传质性能的影响,为该种冷凝器的设计和应用提供理论参考。     

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.     

纵向涡强化换热特性及机理分析

本文在尼Re=190～1125范围内对两种不同形状纵向涡发生器(矩形、三角形)以两种不同方式(渐缩式、渐扩式)布置于平行通道内的流动换热特性进行了三维数值模拟研究,并利用场协同原理对其换热机理进行了分析.结果表明:纵向涡使通道换热得到很大提高,通道平均Num数最大可提高46%.比较了通道性能评价指标(Num/Num0)/(f/f0),综合性能三角翼优于矩形翼,对于三角翼布置方式不同对综合性能影响不大,对于矩形翼渐扩方式布置优于渐缩方式.纵向涡使速度与温度梯度的平均夹角减小,通道中流场和温度场协同程度得到改善.     

基本型脉管制冷机的全三维数值模拟计算

建立了基本型脉管制冷机的三维物理和数学模型,在可压缩流动程序的基础上,开发了基本型脉管制冷机的三维非稳态可压缩交变流动与传热耦合计算的数值模拟计算程序。考察了截面平均参数在一个周期内随时间的变化情况,详细分析了脉管内的流场和温度场以及其他各主要参数的变化,对脉管制冷机的工作过程和制冷机理有了进一步的了解和认识,为脉管制冷机的结构改进和实用化奠定了一定的基础。