定曲率螺旋盘管式汽车尾气余热回收装置的性能研究

为研究汽车尾气余热回收装置不同参数对其性能的影响,对汽车尾气余热回收装置定曲率螺旋盘管换热器建立三维仿真模型,研究了雷诺数在4 000～14 000的范围内,定曲率螺旋盘管换热器盘管直径和螺旋直径两个几何参数对阻力和换热性能的影响。结果表明:改变换热器盘管直径,对换热器流动阻力性能影响不大,换热量随着换热器盘管直径的增加而增加;螺旋直径为70 mm时流动阻力增量最大,换热量随着螺旋直径的减小而增大。     

螺旋折流板换热器流动与换热特性的试验分析

对螺旋折流板换热器的流动及换热特性进行了试验研究与分析.结果表明,当保持螺旋周期为定值时,在相同流量下和相同壳径下,螺旋折流板换热器的壳侧压降随螺旋角增大而减小,且远低于弓形折流板的管壳式换热器;壳径减 小时,压降增加明显.相同Re下,螺旋折流板换热器的壳侧换热系数低于弓形折流板,在螺旋角为40°时达到最大值.相同流量下,螺旋折流板管壳式换热器单位压降和单位泵功下的换热系数均高于弓形折流板管壳式换热器.     

常温与低温下波纹翅片流动传热性能模拟研究

低温换热器是低温系统中的关键设备,对系统性能有着直接影响。翅片作为换热器的核心部件,其结构很大程度上决定了换热性能。采用数值模拟方法,对低温氦气在波纹翅片通道内的流动换热特性进行研究,模拟了不同工况对翅片性能的影响,并且分析了低温与常温下波纹振幅以及波长对翅片性能的影响程度。结果表明:低温工况下,氦气在波纹翅片通道内的传热性能优于常温工况,且随着雷诺数的增大,这种差异更明显,而阻力特性在这两种工况下无明显变化;随着波长的减小和振幅的增大,j、f因子均增大;低温下,随着振幅及波长的增大,其换热阻力特性的变化幅度与常温下相比逐渐降低。     

R32/R134a在微通道内流动沸腾特性

研究非共沸混合工质R32/R134a(质量比,25%/75%)在水平微尺度通道内流动沸腾换热规律。在各种工况下进行了非共沸混合工质R32/R134a在水平微尺度管道内流动沸腾换热的实验,考察了质量流量G、热流密度q、质量干度x对微尺度通道内流动沸腾换热系数的影响。研究表明:在热流密度、质量流量都较低的区域,对细管道,换热系数与热流密度的关联度较大;而对微管道,换热系数受影响的因素比较多,并在干度为0.6时出现"干涸"现象,使得换热系数急剧下降。在质量流量高的区域,对细管道,热流密度对换热系数的影响很小;而对微尺度管道,当干度为0.06时换热系数发生转变,随质量干度的增加先减小后增大,热流密度增大到一定的阶段后,换热系数不再随热流密度变化。     

超临界甲烷及含氢甲烷在水平圆管内冷却换热的数值模拟

在超临界甲烷及含氢甲烷的冷却换热研究中,由于其截面上温度的不均匀性导致物性的不均匀,从而影响其流动及换热,这些现象在实验中很难发现,计算机数值模拟为此提供给了便利。文中应用标准k-ε湍流模型对超临界气体在水平圆管内的冷却传热进行了数值模拟,研究了质量通量、热流密度、入口压力以及氢气含量对传热系数的影响。结果表明,换热系数随质量通量的增大而增大,随热流密度变化不明显,随入口压力的增大而减小,氢气含量增大时对流换热系数的峰值往低温方向移动。     

正弦波微通道PCHE中超临界LNG流动换热研究

超临界LNG在正弦波微通道印刷电路板式换热器中流动换热时,因物性在拟临界点附近剧烈变化和涡流剪切作用的影响使流动换热过程更为复杂。采用数值模拟方法研究了在6组振幅模型下不同流量时各节距处Nu数、摩阻因子f、对流换热系数h、压降△P及综合换热性能评价因子PEC的变化规律,并提出面协同角概念来分析局部流动换热机理。结果发现:沿流向Nu数先上升后下降,峰值在拟临界点附近出现;由于湍流强度的增大,△P和h随流量的增大而提高;振幅和流量一定程度的增大有利于综合换热效果提升;相比于直流道,由于涡流剪切作用的增强,流体边界层变薄,速度/温度场协同性与流道曲率(振幅)呈正相关,速度/压力场协同性与流道曲率(振幅)呈负相关。     

双螺旋与中间搭接螺旋折流板换热器性能研究

采用数值模拟方法研究了40°螺旋角时螺旋折流板换热器双螺旋和中间搭接两种折流板布置形式对壳程性能与螺旋流动的影响,并与30°和40°螺旋角时单螺旋连续搭接结构的进行了对比.结果表明,40°螺旋角时双螺旋和中间搭接结构会强化壳程流体的螺旋流动,使同流量下壳程换热系数与压降增加,但同压降下的换热系数显著下降且均低于30°螺...     

熔融盐单罐储热系统释热传热规律研究

熔融盐单罐储热相对于双罐储热可以节省储热成本,为了得到单罐储热系统内熔融盐释热传热规律,本文将螺旋盘管换热器布置在圆柱形隔板与罐壁形成的环形通道内,实验分析圆柱形隔板调整流场前后单罐储热系统性能。实验结果表明,圆柱形隔板起到了罐内熔盐流场的调节作用,进而提高了螺旋盘管内释热介质出口温度、换热器换热量以及换热器的瞬时效率,缩短了取热时间。这些研究结果为熔盐单罐储热系统设计提供理论依据。     

螺旋扁管管内沸腾流动与传热特性研究

以空气、水为工作介质,通过两者在螺旋扁管管束中流量、压降、温度等的变化,研究气液两相流在螺旋扁管中沸腾的流动和传热特性。通过努塞尔数、传热系数等的变化,说明螺旋扁管换热器两相流动条件下的流动特点。在定液相质流量的条件下,沿程阻力随着质量含气率的增加呈现周期性变化。随着不凝性气体的逐渐增加,沿程阻力首先先上升,随后下降,接着又保持上升的趋势。将含气率范围扩展至10%左右,得到了相应热工参数随不凝气体的变化规律。对两相沸腾传热及流动特性相应关联准则数进行拟合,得出准则方超相对误差在10%之内。     

中低温冷库风机盘管的性能研究

为研究风机盘管在中低温冷库系统的性能,通过改变盘管内载冷剂进口温度、流量和环境室温度,分析对比风机盘管的供冷能力、析湿系数以及焓效率的变化规律,计算得到工程上实用的性能参数拟合公式。     

基于梯度翅片换热器的热电发电系统性能研究

本文建立了热电发电系统(TEG)多物理场数值模型,并充分考虑换热器流体影响,综合研究了具有不同热侧换热器翅片结构的TEG系统性能。在雷诺数为1000~10000范围内,分析了流体沿程温度分布特征、泵功及热电发电模块的能量转换特性.所研究的三种翅片结构包括:全流道等高度直翅片(Fin-1)、下游强化梯度翅片(Fin-2)以及上游强化梯度翅片(Fin-3).研究表明,通道长高比及热电材料覆盖率一定,热电发电功率及转换效率随流量呈二次曲线变化关系,存在最匹配流量使得系统发电性能最佳。等高度直翅片对流量的变化敏感,随流量增大,则压损增大,导致系统净输出功率及发电效率无收益.而梯度翅片可以在更大范围内产生正收益;下游强化梯度翅片具有最佳的流体沿程温度均匀性,但沿程局部热阻却最大.综合考虑沿程局部热阻分布及泵功消耗,上游强化梯度翅片TEG系统净转换效率最高,因此局部热阻分布及泵功综合因素应为TEG内的换热器合理设计的关键。     

离心泵非设计工况内部流动特性研究

以单级蜗壳式离心泵为研究对象,基于RANS进行了全流场的非定常数值计算,探讨了叶轮的非定常流动特征,重点分析了叶轮出口沿轴向变化的圆周面流域内各节点的压力分布特性。结果表明:在叶片压力面及叶片后缘尾迹区发生了剧烈的湍流脉动现象;不同工况下叶轮出口圆周方向的压力系数C_p均在隔舌附近产生极值;额定工况Q/Q_N=1时,叶轮出口圆周方向的压力系数C_p呈稳定周期性分布,随着工况的改变,压力系数C_p沿蜗壳周向分布不均匀性增加;小流量工况下叶轮流域内发生了明显的流动分离现象,流道内产生了较大尺度的分离涡,破坏了叶轮出口圆周方向压力系数C_p的周期性分布特性;叶轮出口圆周压力系数C_p沿中截面两侧的流域内几乎对称分布;在Q/Q_N=0.2小流量工况下,压力脉动频谱图低频段内出现了较多复杂的激励信号,认为这与流域内的分离涡结构具有一定关联。     

超临界R134a水平圆管内冷却换热模拟研究

采用增强壁面函数的标准k-ε模型对超临界R134a水平圆管内冷却换热进行了模拟研究.分析了管内不同截面上流体温度、速度和湍动能的分布情况及对应关系。研究了质量流量和浮升力对换热系数的影响。结果表明,流体速度随着温度的降低而减小,并且最大速度处对应着最高温度和最小湍动能.换热系数随着质量流量的增加而增大,其峰值出现在准临界温度附近。浮升力在似液体区的影响较大,对流体换热起到增强的效果。     

R134a在板式换热器中的凝结换热实验研究

本文对R134a在板式换热器内的凝结换热特性进行了实验研究,通过测量换热器中冷却水及板壁温度获得了局部凝结换热系数随蒸气干度、质量流量及热流密度的变化关系.实验结果表明,凝结换热系数随着蒸气干度增加而增加.文章还将实验结果与部分文献数据进行了比较与分析.本文的研究为换热准则关系式的发展提供了实验数据.     

新型螺旋梅花形孔板换热器热力性能仿真计算

依据涡旋流动强化传热技术,变传统直流道的梅花形支撑孔板为螺旋流道的梅花形支撑孔板,进而设计出一种新型螺旋梅花形孔板换热器,建立了相应的数学模型,并对其传热与流动特性进行了仿真计算。通过与梅花形孔板换热器的对比分析,展示了新型换热器壳程强化换热机理,并进一步探索了螺旋流道的螺旋角对新型换热器的影响。计算结果表明:在研究范围内,新型换热器壳程平均对流换热系数高于传统换热器,但同时壳程压降也相对应增加,在一定雷诺数范围内新型换热器综合性能参数优于传统换热器。当螺旋角为27°、雷诺数小于19672时,其综合性能比传统换热器较佳;探究了不同螺旋角的影响,发现螺旋角越大,新型换热器压降越大,同时换热能力也越强。     

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。     

双壳程连续螺旋折流板换热器的数值模拟

本文提出了一种新型的双壳程连续螺旋折流板换热器。采用数值模拟方法对双壳程、单壳程连续螺折流板换热器,以及弓形折流板换热器壳侧流动与传热持性进行了对比研究。结果表明,同质量流量和对流换热系数近似相等的情况下,双壳程连续螺旋折流板换热器壳程压降比弓形折流板换热器低17.7%～23.5%,同质量流量和壳程压降近似相等的情况下,其对流换热系数比单壳程连续螺旋折流板换热器高7.1%～12.6%。     

微尺度水平管内沸腾换热特性研究

对不同质量分数下非共沸混合工质(R134a/R32)在微尺度管道内的流动沸腾换热特性进行了比较和分析,阐述了热流密度、质量流量和质量干度对换热的影响。结果表明:热流密度对换热的影响随着质量流量的增加而愈加明显;在质量分数为75%/25%和65%/35%时,换热系数随着质量流量的增大而增大;而质量分数为85%/15%时,换热系数随质量流量的变化先增加后减小;随着质量干度的增加,换热系数在各质量分数下基本上都呈上升趋势。     

生物膜滴滤床内温度分布特性实验研究

对生物膜滴滤塔填料床内温度分布特性进行了实验研究,获得了循环液流量、气体流量以及进口甲苯浓度对填料床内温度分布的影响规律。实验结果表明:填料床内温度沿循环液流动方向逐渐升高,表明生物降解代谢反应属于放热反应;在逆流操作系统中,填料床下部碳源丰富,填料床下部的温升明显大于上部的温升;随着循环液流量的增大,填料床内沿流动方向上的温升越小;液体流量较大时,填料床内温升随着气体流量的增大而减小;滴滤塔进口甲苯浓度越大, 填料床内温升越大。     

基于3D打印螺杆挤出装置颗粒流动特性数值模拟

本文设计出一种应用于熔融沉积成型技术的螺杆挤出装置的进料段、挤压段结构,并基于离散单元法对挤出装置中颗粒流动特性进行了数值模拟研究。模拟中研究了螺纹形状、螺杆竖直位置、颗粒间静摩擦系数对颗粒流动特性的影响,并总结得出三种参数的变化对颗粒质量流量及相对速度标准偏差的影响规律。模拟结果表明,采用梯形螺纹时颗粒质量流量变化范围最宽,效果最理想;螺杆在进料漏斗中的竖直位置对出口颗粒质量流量无明显影响;挤出颗粒质量流量随颗粒间静摩擦系数增大而减小,出口处颗粒速度随颗粒间静摩擦系数变大而分布更加均匀。