阶梯式螺旋折流板换热器流动与传热特性研究

针对现有的螺旋折流板换热器加工较为复杂,并且非连续型螺旋折流板的相邻折流板间存在漏流的问题,提出了一种新型阶梯式螺旋折流板换热器。通过数值模拟的方法对阶梯式螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器进行对比,研究其壳程流动与传热特性。结果表明,阶梯式螺旋折流板换热器能够使壳侧流体呈近似螺旋状流动,综合性能优于弓形折流板换热器,速度分布更加均匀。     

三分螺旋折流板换热器壳侧流场温度场模拟

建立了三分螺旋折流板换热器壳侧流动与传热的数学模型,对其流场、温度场和压力场的数值模拟结果在多个纵剖面和横切片上进行了展示。可见在螺旋通道的轴心和靠近壳体的折流板外缘区域局部速度较高,在折流板背流面呈现出有利于强化掺混作用的回流区,流道内几乎没有流动死区;壳侧流体温度为稳步均匀下降趋势,并呈现从圆周的外缘向轴心方向逐渐递减;而压力场则呈现明显的周期性和阶梯性。     

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。     

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%.     

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%。     

斜向流换热器壳程流场均匀化研究

传统弓形折流板换热器壳程流体横向流动时存在流动阻力和传热死区大等缺点。为克服上述不足,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,采用导向型折流栅替代传统弓形折流板,倾斜流道内流体斜向冲刷换热管束。考察和对比了斜向流换热器和弓形折流板换热器壳程主流区的流体流速分布和变化规律,证实了导向型折流栅具有显著的控涡均化壳程流场和提高壳程流体整体流速的作用,有助于减小壳程压降,增大有效换热面积,为管壳式换热器结构改良提供了参考依据。     

周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧性能试验研究

对倾斜角为20°、24°、28°和32°的单头以及32°的双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热和压降性能进行了测试,换热器采用公共壳体和可更换管芯结构。采用壳侧轴向雷诺数和轴向欧拉数分别作为反映壳侧流量和阻力系数的无因次参数。试验结果显示在试验范围内周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧换热系数、壳侧压降和综合性能指标都随着倾斜角增大而减小;倾斜角20°方案的性能指标最佳,其平均壳侧努塞尔数和轴向欧拉数与弓形折流板方案的数值之比分别为1.123和0.45;双头螺旋折流板方案的换热系数和压降都大于同样倾斜角的单头螺旋折流板方案,但两者的综合性能较接近。     

螺旋折流板换热器层流流动与换热的数值模拟

应用多孔介质和分布阻力模型对一螺旋折流板管壳式换热器的壳侧层流流动与换热进行了三维数值模拟,并与该换热器的实验研究结果进行了对比分析,符合程度良好.证明了该方法能有效地模拟螺旋折流板换热器的流动和换热特性.     

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.     

采用深槽螺旋波纹管的折流杆换热器传热与流动数值模拟

本文采用数值计算方法,以水为流动介质,研究了采用螺旋波纹管为换热管的折流杆换热器传热与流动的综合性能,并与传统采用圆管的折流杆换热器进行对比.结果表明,采用螺旋波纹管的折流杆换热器能有效提高综合强化传热性能,其EEC值可达1.28.     

ELECTROHYDRODYNAMIC ENHANCEMENT OF HEAT TRANSFER IN A SHELL-AND TUBE HEAT EXCHANGER

Enhancement of heat transfer in a heat exchanger via a DC corona discharge was studied experimentally using a single-tube shell-and-tube heat exchanger. Air was the working fluid in both the tube and shell sides. Excitation of the tube side was via a single wire electrode, while that of the shell side was via four rod electrodes oriented symmetrically at 90^° intervals. Three series of experiments were performed: (1) excitation of the tube side only, (2) excitation of the shell side only, and (3) simultaneous excitation of the tube and shell sides. Both heat transfer and pressure drop measurements were performed, with Reynolds number and electric field potential as parametric quantities in the tube and shell sides. It was found that highest enhancements take place when the tube and shell sides are excited simultaneously, yielding a 322% increase in the overall heat transfer coefficient. Study of the heat transfer enhancements per unit pumping power indicates that for the range of parameters studied, the technique is most efficient at moderate Reynolds numbers and at electrode potentials in the midrange between threshold and sparkover limits.     

弓形折流板换热器中折流板对换热器性能的影响

本文采用Bell-Delaware换热器设计方法研究了传统弓形折流板换热器加热轻油时在不同管束排列角度下,改变换热器壳侧折流板间距以及改变折流板的窗口高度对管壳式换热器的壳体内径、换热管数目、壳侧换热系数及壳侧压降的影响.     

弹性管束汽－水换热器强化传热试验研究

本文设计了一种新的传热元件－弹性管束,它对管内外流体流动具有良好的振动响应特性。利用传热表面振动提高管外对流换热系数的同时,利用振动变形减少积垢,降低污垢热阻,实现了复合强化传热。在汽水换热条件下,对流作诱导振动强化传热规律进行了试验研究,得到了管外对流换热的准则方程式。     

板翅式换热器空气冷却侧传热性能的数值模拟

建立了板翅式换热器冷却空气侧锯齿翅片通道的稳态湍流数学模型,借助FLUENT软件进行了数值模拟,从各段翅片中部的切片与翅片上表面两个视觉角度给出了计算区域的流场、温度场、湍流强度、换热系数、压力等分布图形,计算结果有助于更好地理解锯齿翅片板翅式换热器的强化传热机理.     

Evaluation of Nusselt number and effectiveness for a vertical shell-coiled tube heat exchanger with air bubble injection into shell side

Air bubble injection was employed to increase the heat transfer rate (Nusselt number) of a vertical shell and coiled tube heat exchanger in this article. Hot and cold water flowed into the coil side and shell side of heat exchanger, respectively, and air bubbles were injected inside the shell side of heat exchanger via a memorable method. Bubbles' vertical movement due to buoyancy forcing through the heat exchanger can enhance the heat transfer rate by mixing the thermal boundary layer, increasing the turbulence level of the fluid flow and increasing the shell-side fluid Reynolds number.     

微小圆通道内流动沸腾换热特性的研究

微小通道内相变换热具有热流密度高、单位体积内换热面积大、结构紧凑等特点,成为高效紧凑式换热器设计的重要途径。本文以氟利昂R113为工质,完成了0.7、1.1和1.4 mm的圆形小通道内的流动沸腾实验,对小通道内流动沸腾换热特性进行了分析,拟合了计算沸腾换热特性的实验关联式,为工程实际应用提供参考。     

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%.