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。     

内插弹簧转子的管内换热及转子旋转特性

管内插入物是强化管内换热的有效方法,内插可旋转结构在强化换热的同时还具有良好的除垢抑垢效果。实验研究了内插螺旋弹簧转子的管内换热以及转子的转动特性。结果表明,与光管相比,换热增强30%,但流动阻力增加5倍左右,转子的参数需要进一步优化以减小阻力。转子的转速与来流速度呈线性递增关系,与入口处转子相比,下游转子的转速逐渐降低,单螺旋转子转速降低的幅度大于双螺旋转子。双螺旋结构连续稳定运行半年以上,该转子强化换热及除垢抑垢性能稳定。     

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。     

管内插新型自旋转子的流阻及抑垢特性

提出了一种新型自旋转子,并通过数值及实验方法研究了其流动阻力及抑垢特性.实验结果表明,在流速为0.76 m/s时转子转速仍可达100r/min,内插该转子的流动阻力比光管增加2倍左右,正反旋向转子组(每组4个转子)相问布置可防止沿流向转子转速递减,使转子转速基本恒定.数值分析表明,通过减小转子的旋转轴套外径并加前端导流...     

采用多孔介质和肋片复合传热强化的数值研究

本文采用数值计算方法分析了圆管中填充多孔介质和肋片时在充分发展段的流动与传热特性.结果表明,在管内部分填充多孔介质的情况下增加适量的不连续肋片能达到如下两个目的:(1)不连续的肋片能在壁面上扰动流体来强化换热而阻力增加不大;(2)不连续的肋片能在壁面上支撑多孔介质使其在径向固定.计算结果表明,这种复合强化方法的Nu和PEC值比只在管内填充多孔介质时平均高出54%和36%.     

内置斜流杆的强化传热管的数值模拟研究

本文采用数值计算的方法,以水为流动介质,对管内插斜流杆的强化传热管进行流动与传热特征分析。结果表明,管内插入斜流杆能有效扰动流体并且使流体形成一种多纵向涡的旋流结构,能够有效提升换热管的换热和流动综合性能,雷诺数Re为0300~1500时,其PEC值为2.1~4。     

气液固三相流载气蒸发的抗垢性能

分析了化工设备换热面上碳酸钙碱性污垢生成及其影响因素,认为液体在加热壁面上的过热是导致碳酸钙碱性污垢沉积的重要原因,降低料液在加热壁面上的过热度可收到明显的防垢抗垢效果。在蒸发器加热管内引入少量的惰性气体(载气)与流态化固体颗粒,使之形成气液固三相流载气蒸发,可显著强化传热,降低料液在加热壁面上的过热度。以碳酸钙模拟工业硬水的实验结果表明,气液固三相流载气蒸发过程表现出明显的防垢抗垢效果,且具有一定的在线清洗作用。     

不同形状扰流柱群通道换热特性研究

对内置有相同截面面积的圆形、椭圆形和水滴形五种不同形状扰流柱叉排阵列的矩形通道流动换热过程进行了三维数值模拟和试验,获得了通道恒热流壁面热场的分布特征,分析了扰流柱形状和来流Re数对换热特性的影响.研究结果表明:在相同的扰流柱间距下,装有圆形扰流柱阵列的矩形通道壁面Nusselt数约比水滴形扰流柱的高25%~45%;综合考虑换热和流动损失,装有水滴形扰流柱群矩形通道的综合性能最佳.     

换热表面镀银抑制微生物污垢综合分析

换热表面形成的微生物污垢一直是严重影响换热效率和系统安全的重要问题.表面改性是有效抑制微生物污垢生长的措施,镀银又是表面改性手段中效果较好的一类。当前镀银抑垢研究主要集中在非换热表面,如果将镀银措施引入到换热表面,需要分析抑垢效果、换热变化和经济成本的综合问题。本文通过镀银处理的换热流道实验装置,获得镀银处理后有微生物污垢生长的换热装置的热阻曲线和厚度曲线,对镀银换热表面的抑垢效果、附加热阻、耐久度和经济性进行了全面讨论。结果表明,镀银抑垢效果良好,并且可以优化设计镀银抑垢方案,将经济成本控制在合理范围.     

圆管插入十字形扭带强化传热数值模拟

对圆管内添加两种宽度的十字形扭带的强化传热进行了数值模拟,对传热与阻力特性和PEC值进行了比较分析,模拟结果表明:通过减小十字形扭带的宽度使换热管内流体核心区域扰动,在紊流区域能在换热强化减小不大的情况下有效减小流体阻力,从而能提高换热管的性能.     

非稳态流动对管内湍流换热的增强机理

通过对非稳态管内湍流流动及换热的数值模拟,发现决定非稳态信号强弱的因素对换热效果的影响不同。频率因素的影响非常有限,而振幅因素的影响在无量纲幅值小于1的情况下也不明显,但是当无量纲幅值大于1时,管内流动的换热强化非常显著,同时管内流动的阻力系数也有显著增加。由于幅值大于1带来的流动反向导致管道内的流动剧烈振荡,靠近壁面处的速度梯度在短期内发生大幅度改变并降低壁温,从而导致换热效果的显著增强。     

花丝内插物强化竖直管内凝结换热的实验研究

1前言大空隙率多孔体管内插物-绕花丝内插物，被认为是强化管内凝结换热的最有效途径之一[1]．但以往的研究，由于实验雷诺数范围较小，蒸汽速度较低，要正确全面评价其性能尚显不够。本文在原有工作的基础上，进一步完善了实验系统，改进了测试手段，扩大了实验雷诺数范围，并测试了其阻力性能，对花丝内插物强化管内凝结换热进行了较深入全面的实验研究，以全面评价花丝内插物对管内凝结换热的强化效果。2实验系统本文实验系统如图1所示。实验段是一个竖直套管冷凝器，如图2所示．本试验研究蒸汽完全凝结时的传热。凝结水流量采用容积法计…     

扩缩型微通道内流体流动及传热特性数值分析

微通道内扩缩结构的布置,有利于诱发二次涡流,提高传热性能。基于单侧矩形肋微通道(MC-OSRR),提出了单侧矩形肋和空腔(MC-RR.RC)、单侧矩形肋和扰流柱(MC-RR.RPF)两种组合结构微通道优化模型。在验证数值方法有效性的基础上,以去离子水为流动介质,运用Fluent软件模拟研究了不同体积流量、壁面温度、进口温度条件下扩缩型微通道的流动与传热特性。结果表明,空腔和扰流柱结构的引入,能进一步诱发二次流,促进流动混合,低体积流量下有利于增强单侧矩形肋微通道整体性能;相比空腔结构,布置于通道中央的扰流柱结构对主流体的扰动更为剧烈,高体积流量下无法在控制阻力增加幅度的基础上强化单侧矩形肋微通道传热。     

管内超临界压力水的混和对流换热

本文利用FLUENT6.0软件,数值研究了超临界压力下水在光管内作层流流动和换热特性,着重考察了重力引 起的二次流的影响。研究发现垂直管中由于浮力作用,速度曲线不再是抛物线,而成M状,并在壁面附近出现峰值;重 力作用下,物性的剧烈变化在水平管垂直流动方向引起了很强的二次流,从而影响了阻力特性和换热特性。     

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。     

伴随水力空化现象的对流换热数值研究

以水为介质,建立了液体流动的混合物多相流模型及空化模型,运用CFD方法对水平圆管内伴随有水力空化现象的受迫对流换热过程进行了数值研究,详细分析了管道入口压力、入口温度和限流孔与管道直径比等因素对水力空化及对流换热过程的影响规律。数值模拟结果表明,空化现象出现在圆管喉部(限流孔)壁面附近区域;与相同流量下无空化时的传热相比,在发生空化现象的区域,传热壁面被蒸汽所覆盖导致传热急剧恶化,而在远离空化发生区域的下游位置,由于空化的扰流作用使得加热壁面与流体之间的传热得到明显改善。     

粗糙度对微细圆管内流动特性影响的摄动分析

本文以粗糙度为小参数,采用正则摄动法求解了微细圆管内的层流流动.计算结果表明,壁面相对粗糙度和粗糙元的无量纲间距是影响微细通道内部流场的主要因素.壁面相对粗糙度仅影响扰动流函数的峰值但不影响流场受扰区域的大小;而粗糙曲线空间波数对扰动流函数的峰值和扰动区域的大小都有影响.当粗糙度相同增大空间波数时,流函数的扰动峰值和受扰区域都将减小,这为合理设计粗糙元同时抑制摩擦阻力增大提供了理论依据.     

微细光滑圆管内气体流动阻力特性的实验研究

本文采用内径为84．7μm及144．4μm的玻璃圆管作为实验管，对微细管内气体流动的阻力特性进行了实验研究．结果表明，层流状态下，微细圆管内气体流动的摩擦系数大于不可压、充分发展管内流动的数值．其物理机制为：微细圆管内气体流动的可压缩性导致速度抛面偏高抛物线分布，使得壁面处的速度梯度增加，摩擦阻力增大．     

方管核心流区域添加内插物强化传热的实验研究

对方管核心流区域添加内插物强化对流传热进行了实验研究,对传热与阻力特性和PEC值进行了实验分析,实验结果表明,方管内的换热平均强化了2.2倍,PEC值为1.06～1.8之间.此外,实验表明,在层流和湍流情况下PEC均大于1,但层流状态下效果更加显著.     

苯扎氯铵抑制微生物污垢的实验研究

再生水源热泵系统换热表面上的微生物污垢是影响系统效率和安全的重要问题。苯扎氯铵能抑制微生物污垢的生长。本文进行挂片实验模拟微生物污垢形成的过程。成垢过程中每天将挂片在苯扎氯铵溶液中浸泡10 min,考察了溶液浓度和温度对抑垢效果的影响。对比了苯扎氯铵和次氯酸钠的抑垢效果,并考察了细菌对苯扎氯铵的抗药性。实验结果表明,苯扎氯铵对微生物污垢有抑制作用,该作用随浓度和温度的上升而增强,但会随时间逐渐减弱。