基于(火积)耗散数最小的板翅式换热器优化设计

本文以传热和阻力引起的总(火积)耗散数最小为目标,在给定热负荷的情况下对工作流体为理想气体的板翅式换热器进行优化.结果表明,优化后传热(火积)耗散数和阻力(火积)耗散数都得到了大幅减小,而后者减小的幅度更大.随着总煨耗散数的减小,换热器有效度有所增加,而消耗的风机功率大幅减小,从而提高了换热器整体性能.     

中空纤维膜换热器传热传质性能的实验研究

中空纤维膜换热器可同时实现传质传热, 该换热器可应用于吸收式制冷系统以改善制冷性能. 为探究该膜换热器在溴化锂吸收式制冷系统的运行工况下的传热传质特性, 搭建中空纤维膜换热器性能测试实验台, 采用控制变量法探究在热侧不同入口溶液流速、温度下该换热器的传热量及膜通量变化规律特性. 结果表明: 在热流体其它参数保持不变的情况下, 中空纤维膜换热器热侧溶液的入口流速由3.05 m/s 增至3.30 m/s 时, 换热器总传热量与膜通量均随之加大, 增幅分别为16.0%和2.2%; 该膜换热器的总传热量在冷侧溶液与热侧溶液入口温差10°C 至15°C 内, 增幅达到18.9%, 而膜通量受膜两侧溶液的入口温差变化影响较小, 增幅仅3.1%. 研究表示: 温度的变化对中空纤维膜换热器的传热传质性能影响更为显著, 而流速的变化对水分子的运动影响较小.     

板式换热器强化传热数值研究及热阻分析

以工业广泛使用的板式换热器为研究对象,模拟了人字型波纹板片和凹坑型板片内的流动和换热,得到了平均努塞尔数Nu、阻力系数和综合传热性能因子随雷诺数Re的变化,分析了凹坑深度对换热性能的影响。相同工况下,人字比凹坑型板片的换热效果好但阻力大,故后者综合性能更优。相同来流速度下,凹坑深度越小,综合传热性能越优。同时,对凹坑板式换热器的热阻分析表明,换热温差给定时,热阻越小,换热量越大,因此热阻也可以评价板式换热器的性能。     

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。     

紧凑式换热器均布性研究进展

紧凑式换热器具有结构紧凑、换热效率高的特点,广泛地应用于多种工业场合。综述了不同换热器内流体和温度的不均匀分布、不均匀性对不同传热设备的影响、换热器入口处流体的分布和流型对换热器性能的影响。指出入口封头和分布器的设计对换热器性能具有重要影响,可通过CFD和实验相结合对其进行模拟计算。     

流量分配不均下三股流板翅式换热器数值研究

建立了流量分配不均下多股流板翅式换热器通用传热数学模型,并通过FLUENT仿真和自主编程相结合的方式实现了板翅式换热器数值计算。以机载交叉式三股流板翅式换热器为例,通过与文献试验数据对比论证了数值方法的合理性,分析了变流体比热容、流体入口温度和流体流动阻力条件下流量分配不均对多股流板翅式换热器传热性能的影响。     

基于有限时间热力学的换热器构型优化研究

针对逆流换热器的换热过程,以(火积)耗散最小为优化目标,推导出冷、热流体温度的最佳分布;进而在满足最佳温度分布的前提下,得到了最小(火积)耗散、最小热阻、(火积)传递效率与总传热单元数的关系.引入数值算例,结果显示随着总传热单元数的增加,换热过程不可逆损耗减小,但减小速率也越来越小.同时也证明了(火积)理论比熵理论更适...     

多股流换热器优化运行和控制研究

本文针对板翅式平行流多股流换热器,从最小能耗运行方面进行了优化研究,获得了在不同目标函数下的最优运行工况。并且,结合对流换热场协同理论,提出了多股流换热器运行和控制优化方法:当被控制的目标流体入口发生工况变动后,为了保证其出口工艺条件,调节不同的辅助流体所需的能量投入是不同的,其中有一种最佳的调节组合可以实现能量投入量最小。     

评价换热器热性能的三项指标

一、引言 目前对换热器的热工性能已有数十种评价指标,最常用的如温度效率E,换热器效率ε,水当量比R及传热单元数NTU等。但它们是把传热与阻力这二大因素分开来考虑,又不考虑能量的质方面的因素。Bejan着重考虑了过程的不可逆性,提出熵增单元数N_5,综合考虑了传热的数量、质量及阻力。然而N_5的概念还不够直观明确,而且不易找到优化值。     

换热器的效能与熵产分析

本文给出了以进口冷热流体温度、热容量流比和传热单元数表示的顺流、逆流及两边混合的叉流换热器熵产数的分析表达式，研究了这三类换热器熵产数随热容量流比及传热单元数变化的规律，给出了由于不平衡流动和传热面积有限产生的熵产数的表达式。分析表明，在进、出口温度均匀条件下换热器效能与熵产数之间存在一一对应的关系，效能与熵产数一样，所表征的是换热器热力学第二定律的完善程度。     

基于变物性的格子-玻尔兹曼通量求解器

本文提出一种考虑流体热物性变化的格子-玻尔兹曼通量求解器。该求解器能够捕捉流体物性参数的变化对流动和传热的影响,在保留了传统格子-玻尔兹曼方法固有优势的同时,克服了在网格划分、边界条件处理等方面的缺陷。本文采用该求解器模拟了同心环型腔内由温差驱动的自然对流,讨论了不同温差条件下的流动和传热特性,分析了物性变化的影响。结果表明:常物性解低估了换热设备的传热性能,而且Ra数越大,偏差越显著。     

超临界二氧化碳冷却器中间分流优化设计

基于超临界二氧化碳毛细管冷却器的设计,对冷却器内部的夹点问题、温差均匀性及(火积)耗散率进行了分析。提高冷却水流量和降低冷却水入口温度能够有效避免夹点传热恶化。水流量和二氧化碳流量不匹配会造成冷却器内部温差分布不均匀,增大传热不可逆损失。中间分流措施能够在原有换热器的基础上,通过改变局部水流量分布,提高冷却器内部温差分布均匀性,降低换热器(火积)耗散率。     

多背压凝汽器温差场均匀性分析

一、引言 所谓温差场是指换热器中热冷流体间温度差的空间分布。过增元等通过对逆流、叉流和顺流换热器温差场的分析,提出了“换热器温差场愈均匀,不仅热力学效益愈高,而且传热效能也愈高”的新构想,并称其为“温差场均匀性原则”。温差场均匀性原则的应用实例还不够多,其严格性和普遍性也还有待进一步完善。     

发动机排气余热换热器传热窄点研究

本文以发动机排气余热回收有机朗肯循环系统排气换热器窄点为研究对象,针对亚临界有机朗肯循环系统中排气换热器窄点位置确定方法的不足之处,提出了一种简单快捷的确定窄点位置的新方法-平衡点法。选取R123为工质,对不同窄点温差下的各循环参数进行计算,得到了各参数值。结果表明:随着窄点温差取值的增大,换热面积与换热量等循环参数都呈减小趋势,并且在较小窄点温差值变动时对上述参数影响更加显著。传热窄点温差的取值要综合考虑传热效果、系统性能与经济性因素。     

考虑最佳入口温度的多股流换热器网络循环优化

针对于多股流换热器网络的应用优势,本文在衍生网络优化方法基础上,提出了考虑最佳入口温度的多股流换热器循环优化方法,即利用多股流换热器网络小面积换热器合并而不产生固定投资费用这一特点,将优化结果中存在公用工程的流体返回到另一种流体的入口并与其入口流体进行循环优化。结果表明,这种优化方法能够进一步发挥多股流换热器网络的优点,得到年综合费用更小、运行费用更低的网络结构。     

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。     

换热器性能分析新方法

鉴于以加热或冷却为目的的热量传递过程,其不可逆性应以NFDA1的耗散率来度量,为此可以用换热器中的NFDA1耗散率定义换热器的当量热阻,它既包含换热器中的传热热阻,还包含了由非逆流形式和非平衡流引起的附加热阻. 换热器当量热阻的倒数称之为换热器的当量热导. 通过NFDA1耗散定义的换热器当量热阻建立了传热不可逆性与有效度的联系,并导得了换热器有效度与当量热导（热阻）和热容量流比的统一函数关系式,它适用于不同流程布置的换热器. 因此,有效度-热导（热阻）方法能更方便于不同类型换热器性能的分析和比 关键词： 换热器 热阻 耗散 熵产     

一种新型双梯形百叶窗翅片换热器的性能模拟研究

提出一种新型双梯形百叶窗翅片换热器结构,并对其性能进行了数值模拟研究。结果发现,相对传统矩形换热器,双梯形翅片结构使较多的空气流体冲刷翅片表面,增强空气流体的扰动效果,能够强化传热。同时,双梯形百叶窗翅片进出口压降比矩形百叶窗翅片进出口压降大。综合考虑换热和阻力情况,双梯形换热器性能优于传统矩形换热器。     

基于导向型折流栅的换热器壳程强化传热数值模拟

为解决管壳式换热器传热性能提升的同时伴随流体流动阻力增加的矛盾,提出了壳程流体"斜向流"的新概念,开发了具有导向型折流栅管束支撑结构的新型高效节能斜向流换热器,证明了在该类换热器壳程中流体速度场与温度梯度场具有良好的协同关系,具有显著的强化传热和降低流阻的性能。对其几何结构对传热和压降的影响规律进行了数值模拟研究,为其工程设计和推广应用提供了参考依据。     

换热器的综合效率分析

利用分析的方法对换热器进行了性能分析,推导出了综合评价换热器性能的公式;并以芳烃生产工艺中制苯工段的换热器为实例进行了具体的效率分析,得出了换热器的效率、单位面积的收益、损失及综合性能评价指标。结果表明:流体发生相变的换热器的性能要优于单相流体换热器的性能。