低温发电用翅片管换热器传热特性的数值模拟分析

为了深入研究低温余热发电系统用翅片管换热器的传热特性,文中建立了翅片管换热器计算模型,对工质R123在翅片管换热器内的传热性能进行数值模拟,比较管内工质R123在不同流速与温度时的换热特性,利用最小二乘法原理,对烟气侧和工质侧的换热关联式进行了拟合,得到了二者的换热准则方程,此外,利用实验方法对模拟结果进行验证。     

基于模型的制冷翅片管换热器数字化设计技术

文中对翅片管换热器水侧和空气侧传热和流动过程进行深入研究,并开发了换热器辅助设计系统,建立了湿空气物性快速计算模型.并在此基础上,采用集总参数模型设计合理的算法,进行翅片管换热器设计计算.根据计算所得排数和其他结构参数,调用基于ObjectARX的AutoCAD二次开发程序绘制换热器二维工程图.     

多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用

本文详细讨论了多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用,开发了一套能自动生成多孔介质特性参数的通用程序。该程序主要基于三维交错网格及SIMPLE算法,然后运用该模型,采用改进的κ-ε模型和壁面函数法,对换热器壳侧的湍流流动进行了数值模拟。计算结果与换热器冷态实验结果符合良好,表明该模型和计算方法是切实可行的。     

振荡流热管换热器的数值模拟及场协同分析

振荡流热管是一种新型高效传热元件,本文采用数值模拟的方法研究了振荡流热管换热器内的流动与换热情况,并结合场协同理论分析了换热器内管子排列方式、热风进口温度和进口流量对振荡流热管换热器换热情况的影响。模拟结果显示,换热器内管子叉排排列方式的换热效果优于顺排方式,热风进口流量对换热器内温差场均匀性影响较大,而热风进口温度对温差场均匀性影响较小。这些结果对振荡流热管换热器的设计具有一定的指导意义。     

侧置三角小翼的管翅式换热器特性研究

通过三维数值模拟,对侧置三角小翼纵向涡发生器的顺排和叉排管翅式换热器的流动和传热特性进行了研究。结果表明:在研究的Re数范围内,采用侧置三角小翼措施后,无论对顺排还是叉排管翅式换热器,其换热增强的比例均大于阻力增大的比例;在低Re数时,采用该强化措施的结构比高Re数时具有更优的换热和阻力综合性能。侧置三角小翼强化换热的内在机理可以归结为改善了温度场和速度场的协同性,即减小了速度和温度梯度间的夹角。     

球突翅片表面的数值模拟和特性分析

本文运用适体坐标下同位网格SIMPLE算法对具有浅椭球突的翅片表面进行了数值模拟和特性分析;研究了翅片上叉排布置三排椭球突时在不同流速下的流动和传热特性,分析了在2 m/s流速下球突冲压高度以及冲压面椭圆长、短轴变化对换热和流动特性的影响.     

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%。     

PAPS超流氦低温系统中2K负压换热器的设计与优化

先进光源技术研发与测试平台(PAPS)需要2K超流氦系统为超导腔提供低温环境,2K负压换热器是低温系统的关键部件,考虑氦工质的物性随温度变化较剧烈,采用分段法对换热器进行计算,建立了2K负压换热器的计算模型,基于该模型编写了换热器的设计及校核计算程序,并对换热器进行了优化。结果表明,结构参数对换热性能有较大的影响,优化后的换热器所需的换热面积减小,换热系数增加,低压侧压降降低。     

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。     

纵向翅片扁管换热器的结构优化

通过建立数值优化模型,对纵向翅片扁管换热器进行结构优化,得到了翅片长度、翅片间距及翅片高度对换热器热阻及空气侧对流换热系数的影响,同时还研究了不同热源温度、不同风速时换热器的优化结构,为工程应用提供了参考。     

脉冲管制冷机动态特性数值计算研究

针对脉冲管制冷机内部交变流动及多孔介质蓄冷机的特点建立了数值计算模型,采用改进的数值模拟方法对脉冲管制冷机内部气流的交变流动、换热以及制冷过程进行了详尽的数值研究,得到了脉冲管制冷机内各参数的动态变化,分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响,并从提高数值方程的计算精度和收敛性方面给出了改进的数值模拟方法。模拟分析与实验结果符合良好。该模拟方法的特点从基本流动换热微分方程出发,尽可能多的考虑实际制冷机工作过程中的各种不可逆因素,包括实际气体的物性变化,各部件的流动阻力和传热损失。     

基于板式换热器的天然气冷却模拟与实验研究

结合实际工程项目,针对某新型天然气冷箱液化流程中的三台钎焊板式换热器,采用双通道耦合换热模型,以分段线性插值法计算天然气物性,基于FLUENT软件进行了天然气冷却换热过程的CFD数值模拟仿真,并开展了该新型冷箱的实验测试研究。将数值模拟计算结果与HSYSY工艺流程设计值以及实验测试结果进行对比。结果表明,数值模拟计算结果与HSYSY设计值平均误差为4.94%,证明了采用CFD数值模拟方法对HYSYS工艺流程设计与设备选型进行校核具有一定的参考价值。数值模拟计算结果与实验测试结果平均误差为7.78%,证明了数值模拟仿真所采用的简化假设、换热模型以及求解方法对于板式换热器天然气冷却换热过程是合理的。     

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%.     

INVESTIGATION OF BOILING OF REFRIGERATING MEDIUM UNDER CONDITIONS OF IMPULSE DISTURBANCES

This article describes investigations of bubbly boiling in flow of a refrigerating medium under conditions of impulse disturbances occurring in refrigeration engineering systems. The development and decay of boiling is induced by impulsively changing parameters, such as pressure and mass flux density, of the two-phase system in a tubular channel. It is confirmed that the two-phase systems exhibit wave properties and the induced disturbances propagate with a finite velocity. Correlations are elaborated to evaluate the propagation velocity of disturbance signals during the development and decay of boiling in a coil tube. Investigations are conducted by feeding under pressure a heat exchanger with an environment-friendly refrigerant R404A.     

类前缘防热层流场与热响应耦合计算研究

本文在以往对类前缘防热层热响应计算分析基础上,进一步研究实现了外流场高超音速NS方程数值计算表面气动加热与防热层结构热响应的耦合计算,这对于常用的非耦合计算方法来说是一进步,也为进一步开展外流场/结构热响应/热应力全耦合一体化计算研究和防热层表面吹气强化传热问题的场协同研究打下了基础。     

分体空调室内机的双流体数值模拟

本文采用Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程,对分体空调室内机(包括换热器和横流风机)整体系统,以水蒸汽和干空气两种气体为介质,进行了等温流动和实际工况流动的双流体三维数值模拟和研究.两种气体在叶轮的进口面上不均匀分布,叶轮轴向的压强和速度分布存在强度和位置的差异.采用密度干扰方法对水蒸汽的凝结参数近似处理,给出了水蒸汽体积分数和湍流强度在换热器域的分布、混合物温度分布等内流特性.与实验结果相比,双流体模拟的工作点外特性匹配较好.同时,对蜗舌间隙参数变化对性能的影响做了说明.     

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%.     

变角度百叶窗翅片的数值模拟和性能分析

为研究变角度百叶窗结构对平行流蒸发器换热性能的影响,文中建立了一种均匀角度百叶窗和两种变角度百叶窗的计算模型;采用fluent软件数值模拟了空气侧的传热和流动过程,得到了百叶窗翅片的速度场、温度场及压力场;将数值模拟结果与相关文献实验关联式结果进行对比,验证了数值模拟的可行性,分析了迎面风速对换热和压降特性的影响;并利用公式j/f1/3,比较了三种翅片的综合性能,发现变角度百叶窗翅片综合性能优于均匀角度百叶窗翅片。     

变截面折流杆换热器的流动与传热分析

本文在折流杆换热器的基础上,采用数值计算的方法,以水为流动介质,对不同折流杆间隔的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析。同时,本文设计了一种新型的变截面折流杆式换热器,对换热器进行优化,结果表明,变截面折流杆换热器比等截面折流杆换热器的综合性能最多高13%～14%。