结霜工况下翅片管气化器表面气流换热特性试验研究

为深入掌握气化器翅片管表面结霜过程中翅片管表面气流换热特性,以液氮为介质进行了翅片管表面结霜试验,分析了翅片表面结霜特性及气流温度、相对湿度沿翅片管轴向变化规律。结果表明:翅片管表面结霜最先出现在入口处的翅尖位置,沿翅片管径向越靠近翅根结霜现象越晚出现。结霜初期,翅片管(0mm—300mm)表面换热程度由强逐渐减弱,翅片管(600mm—900mm)表面换热程度由弱变强,随后逐渐减弱;结霜后期,整个翅片管表面换热程度呈稳定状态。可见,在设计气化器第一根翅片管时,应考虑适当增加翅片高度以延缓基管表面霜层的出现,提高气化器换热效率。这为进一步探寻合理有效抑制翅片管表面结霜方法提供了一定的理论基础。     

结霜工况下翅片管气化器表面气流换热特性试验研究北大核心

为深入掌握气化器翅片管表面结霜过程中翅片管表面气流换热特性,以液氮为介质进行了翅片管表面结霜试验,分析了翅片表面结霜特性及气流温度、相对湿度沿翅片管轴向变化规律。结果表明:翅片管表面结霜最先出现在入口处的翅尖位置,沿翅片管径向越靠近翅根结霜现象越晚出现。结霜初期,翅片管(0mm—300mm)表面换热程度由强逐渐减弱,翅片管(600mm—900mm)表面换热程度由弱变强,随后逐渐减弱;结霜后期,整个翅片管表面换热程度呈稳定状态。可见,在设计气化器第一根翅片管时,应考虑适当增加翅片高度以延缓基管表面霜层的出现,提高气化器换热效率。这为进一步探寻合理有效抑制翅片管表面结霜方法提供了一定的理论基础。     

空温式翅片管气化器非稳态结霜速率分析

观测了某实际运营的空温式翅片管气化器附近湿空气流动状态。基于热力学理论和湿空气流动状态建立了空温式翅片管气化器表面非稳态结霜模型,推导了非稳态结霜速率的关系式,分析了不同工况下非稳态结霜速率影响因素。非稳态结霜速率随湿空气温度、相对湿度和气流速度增加而增加,其主要影响因素为湿空气温度和相对湿度,而气流速度影响相对较小。非稳态结霜速率分析为精确计算空温式翅片管气化器传热特性提供了一定理论依据。     

空气源热泵机组结霜问题的实验分析

基于空气源热泵在低温寒冷地区运行中遇到的结霜问题,对不同风速工况下,结霜过程中设备性能的变化进行分析,以换热量、换热系数为指标对不同翅型换热器的换热特性进行研究。实验结果显示:换热器结霜过程中,换热过程主要分为初始增加段、换热平稳段、缓慢衰减段、后期平稳等四段,结晶体在增加空气湍流度强化换热的同时,也增加了换热热阻使换热效果变差,因此换热效果本质而言是两种换热效果的综合体现;空气阻力随风速的增大、结霜量的增加而增大,而蒸发压力随着风速的增加而升高、随结霜量的增大而减小;百叶窗翅片表面结霜量大于平翅片,因此平翅片翅型当量换热系数更大,翅片结霜量、当量换热系数随风速的增加而增大,风速由1 m/s增至4 m/s时,结霜量、当量换热系数增加约三倍。     

利用LNG冷能温差发电的研究

LNG气化过程释放出大量的冷能,传统气化方式直接将冷能释放到环境中,造成能源的浪费。本文将半导体温差发电技术应用到LNG空温式气化器当中,设计了带温差发电装置的新型翅片管,并进行了建模与计算。结果表明,新型翅片管比传统翅片管管外壁面温度升高了15.9~23.7 K,有利于抑制气化器的表面结霜问题,但完成相同气化过程所需换热管的长度增加了49%;同时发现液相区、两相区发电性能相对较好,发电效率达到0.9%以上,发电功率密度达到8.0 W/m以上。     

翅片管蒸发器换热表面的结霜特性与对其结构设计的影响

通过论述翅片管蒸发器换热表面的结霜特性以及结霜对换热器性能的影响 ,提出了改进结霜工况下翅片管蒸发器结构的一些措施 ,以减小结霜对其换热性能的不利影响 ,延长除霜周期 ,节约能源和原材料。特别是针对蒸发器除霜装置的改进以及不同工作温度范围内翅片管组结构的变化进行了阐述     

翅片管换热器结构对霜层生长特性影响研究北大核心

以50%的去离子水-乙二醇溶液作为制冷剂,用显微测相法测量翅片表面的霜层厚度,实验研究了换热器结构对翅片管式换热器的结霜性能的影响。实验结果表明:对于不同翅片间距(1.6mm—2.8mm)的换热器,当翅片间距为1.9mm时,换热器的平均换热量最大,且相对运行稳定,换热器的性能最优。采用平片时,换热器表面霜层生长较慢,但是其换热量较小,工程实践中不宜采用;采用波纹片时,换热器换热量较大且稳定性较好;在不结霜的情况下,开窗片换热器性能优于正弦波纹片与平片。     

翅片管换热器结构对霜层生长特性影响研究

以50%的去离子水-乙二醇溶液作为制冷剂,用显微测相法测量翅片表面的霜层厚度,实验研究了换热器结构对翅片管式换热器的结霜性能的影响。实验结果表明:对于不同翅片间距(1.6mm—2.8mm)的换热器,当翅片间距为1.9mm时,换热器的平均换热量最大,且相对运行稳定,换热器的性能最优。采用平片时,换热器表面霜层生长较慢,但是其换热量较小,工程实践中不宜采用;采用波纹片时,换热器换热量较大且稳定性较好;在不结霜的情况下,开窗片换热器性能优于正弦波纹片与平片。     

霜形成对翅片管换热器空气侧表面传热系数影响的实验研究

在空冷系统中,换热器空气侧的表面结霜问题是影响其应用和发展的主要问题。通过对结霜条件下翅片管换热器空气侧换热性能的实验研究,得出了空气湿度、翅片间距、风速等参数变化对空气侧当量表面传热系数的影响;结果表明在一定的范围内,结霜前期h0值随结霜时间τ急剧下降,在结霜后期,这些参数对h0值的影响大为削弱。     

低温工况下翅片管换热器的设计计算

采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。     

两种平直内翅管流动与换热实验研究

在恒热流边界条件下，以空气为介质，对中心被堵平直内翅片管的两种结构翅片开孔和翅片不开孔，进行了流动与传热特性实验研究，获得了所测范围内的充分发展段的换热及阻力的实验关联式。采用相同质量流量、相同泵功及相同压降三个准则对所测内翅片管的综合性能进行了评价，结果表明，在相同几何参数下，翅片开孔结构的内翅管与不开孔结构的内翅管...     

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。     

空温式翅片管气化器自然对流换热的数值模拟

建立了深冷空温式星形翅片管气化器的空气侧自然对流换热模型.利用fluent软件,采用SST k-ω湍流模型和SIMPLEC算法,对多组不同结构参数、不同内壁面温度的气化器空气侧自然对流换热进行了三维数值模拟.由数值模拟结果分析了气化器各结构尺寸大小与壁温对翅片管自然对流换热的影响,并拟合了气化器空气侧自然对流换热的Nu...     

翅片管式蒸发器结构对结霜特性影响的研究

理论研究了翅片管式蒸发器不同的结构参数,如管排数、翅片间距对风冷热泵室外侧蒸发器结霜特性的影响,获得了蒸发器结构参数对蒸发器结霜厚度和空气侧压降的变化规律。研究发现蒸发器结构参数对蒸发器结霜有很大的影响。计算结果和实验测试的结果吻合较好,研究结论为翅片管式蒸发器除霜以及优化设计提供了可靠的依据。     

结露工况下平行流蒸发器性能模拟研究

通过对百叶窗翅片平行流蒸发器空气侧换热性能进行数值模拟,分析了翅片间距、百叶窗间距和角度对空气侧流动特性、换热性能和结露过程的影响,得到了不同情况下空气侧进出口压降、换热系数及蒸发器表面凝结水量的变化规律。研究表明:百叶窗间距增加导致空气进出口压降增大,空气侧换热系数和蒸发器表面凝水量则随之呈现先增后减的趋势;翅片间距增加造成空气侧进出口压降、换热系数和蒸发器表面凝结水量逐渐减小;百叶窗角度增加使空气侧进出口压降、换热系数和蒸发器表面凝水量逐渐增大。综合考虑,当压降在可以接受的范围内时,可考虑选择较小的翅片间距、较大的百叶窗角度,百叶窗间距范围在1.4mm~1.6mm间为佳。     

平直翅片管与波浪翅片管流动换热性能比较

扁管外焊蛇形平直翅片是直接空冷凝汽器翅片管的一种常见形式,为进一步提高空冷凝汽器的冷凝效率,建立了波浪翅片扁管的三维物理数学模型。通过数值模拟,获得了不同空气入口流速下,波浪翅片扁管和平直翅片扁管外冷却空气的流场和温度场,通过对流换热系数和流动损失的对比分析表明,波浪翅片扁管在空气侧换热系数和流动损失方面比平直翅片扁管有一定的优势,在低风速的工况下,优势较为明显。     

单向开缝翅片管换热器传热与阻力特性试验研究

通过模化试验研究了翅片间距对单向开缝翅片管换热器翅片侧流动、传热特性的影响。结果表明:在翅片间距为2.1～2.5mm范围内,当Re<2700时,减小翅片间距能提高单向开缝翅片管换热器的传热性能,当Re>2700时,增大翅片间距能提高其传热性能;单向开缝翅片管换热器翅片侧的阻力随翅片间距的增大而减小;增大翅片间距能提高单向开缝翅片管换热器的综合性能。     

竖直星型翅片管结霜的实验研究

星型翅片管结霜是影响空浴式汽化器性能的一个重要因素。在不同的环境温湿度条件下,通过改变汽化介质的压力和流量,研究竖直星型翅片管的霜层生长规律,以及结霜对翅片管的传热性能的影响。研究发现,霜层的生长与环境温度,空气湿度,介质流量、压力等因素都有关系,其中空气湿度的影响尤为明显。结霜过程是个非稳态过程,霜层的生长会降低翅片管的传热性能,从而降低翅片管的出口气体温度。通过对竖直星型翅片管结霜性能的研究,对优化环境参数、发挥气化器最大性能,确定除霜方法都具有重要意义。     

空浴式翅片管气化器传热性能数值模拟研究进展

对国内外空浴式翅片管气化器传热性能数值模拟研究现状进行了综述,分析了针对管外自然对流传热、水汽在翅片管凝结及凝华结霜、管内流动沸腾传热的数值研究现状,指出了多相流耦合传热数值研究方面存在的问题,对多相流耦合传热数值模拟物理模型的优缺点进行了讨论,最后对空浴式翅片管气化器传热性能数值研究进行了展望并得出结论。     

聚变堆高热流部件超汽化换热实验研究

搭建了常压水超汽化实验回路(HVL-Ⅰ),采用平面激光诱导荧光(PLIF)、高速摄影、微距摄影、粒子成像测速(PIV)等先进测量技术,开展聚变堆面对等离子体部件(第一壁、偏滤器)在高热流过冷沸腾工况下强化换热特性实验研究。选择三角形和矩形翅片的铬锆铜超汽化样件,实验工况为常压室温(296K),若丹明B 水溶液流速 0.3～0.5m•s⁻¹ 连续可调,热流密度～5MW•m⁻²。实验结果表明同等工况下,矩形翅片比三角形翅片换热效果显著增强,性能提升约30%～50%。微距摄影显示翅根涡流形态保持时间越短,越有利于小汽泡充分扩散,从而使换热得到强化。