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。     

多股流换热器网络优化的衍生网络法

从换热器网络综合及优化中相互矛盾的投资费用和运行费用分析入手,以多股流换热器代替两股流换热器网络,建立了一种网络优化目标的松弛技术,即在整体网络优化中允许小面积换热器的存在,然后通过多股流换热器对小换热器进行合并处理.结果表明,应用该方法进行换热网络的综合优化,可以充分发挥多股流换热器的优点,获得综合费用更低的换热网络结构.     

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。     

场协同与对流换热的稳定性

本文提出了流动与换热中的各种场的协同,会影响流动和换热的稳定性这一新观点。通过对带有倾角的方形空间自然对流换热及具有对称射流的方形空间内混合对流换热问题的数值计算可以发现,这两个流动换热的例子中,流场、温度场、重力场的协同能够影响其流动与换热的稳定性,这初步验证了本文提出的这一观点。     

多股流换热器的(火积)耗散热阻分析

在分析多股流换热器特点的基础上,考虑流体在通道出口非等温混合产生的(米积)耗散,将板翅式多股流换热器的(火积)耗散分为通道换热(火积)耗散和混合(米积)耗散两部分,定义了多股流换热器的(米积)耗散热阻。通过对不同通道排列下的多股流板翅式换热器的计算,发现多股流换热器换热量与其(米积)耗散热阻一一对应,(米积)耗散热阻越小,换热量越大。在对多股流板翅式换热器的通道进行排列时,应采用冷热通道间隔布置的形式,并使冷热通道的换热负荷相近。     

基于结构性能连续性原理的多股流换热器通道排列优化

本文依据多股流换热器的通道排列的结构性能连续性原理,分别对四股流13通道和17通道空分用多股流换热器的结构性能连续性序列进行了生成.与此同时,将所有这些基于微小变化下的通道排列方式进行换热器的热计算.从得到的计算结果看到,各种微小通道排列布置差异的换热器对应的性能变化也是微小连续的,并且呈现出区域连续性,因此可以采用模拟退火算法进行进一步的多股流换热器通道排列的优化布置.     

圆管内插入环状多孔介质的换热性能研究及其场协同分析

本文运用数值计算的方法,以空气为流动介质,研究了圆管内插入环状多孔介质在充分发展的层流区的换热及流动综合性能,并进行了场协同分析.结果表明,在圆管内插入环状多孔介质可以有效提高换热与流动的综合性能,其PEC值随Re数的增大呈现缓慢增大的趋势.多孔材料的孔隙率对综合性能的影响最为明显,孔隙率越高,综合性能越好.     

污垢对圆管内对流换热场协同的影响

针对不同结垢厚度的圆管进行数值模拟,分析在层流和紊流两种流动状态下,污垢对速度场和温度场以及它们之间的协同程度-协同角及协同数的影响.数值模拟结果表明,对于层流和紊流,其平均场协同数均随着污垢厚度的增加而增加,随着雷诺数的增加而减小;平均场协同角则相反;紊流时场协同数大于层流时的场协同数,协同角小于层流时的协同角;紊流...     

管内对流换热的场协同分析及换热强化

导出管内湍流换热Nu与局域时均参数的关系式,将对流换热的场协同理论扩展至湍流换热。分析了管内对流换热的特点,并根据场协同理论提出强化湍流换热的方法,发展了一种新型强化换热管一交叉椭圆管,既适合于层流换热强化也适合于湍流换热强化,其强化传热效果显著而流阻较小。     

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。     

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.     

换热器动态设计方法研究

本文在分析了换热器动态特性对其运行和性能影响的基础上,提出了换热器的动态设计方法.该方法结合换热器动态特性中大惯性的特点,将设计和运行以及目标参数的控制结合起来,同时引入换热器柔性的特点,使得所涉及的换热器具有最佳的动态运行性能.     

地热换热器的传热分析

本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究:提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,考虑流体工质在深度方向上的温度分布,给出钻孔内热阻的解析表达式;求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解;导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型,并已应用于工程设计和模拟。     

计及污垢影响的换热器热优化

本文利用熵产生数方法研究了气体和液体传热介质的顺流、逆流换热器的热力学完善性，结果表明，如给定冷、热流体的入口温度，在综合考虑传热、流动阻力和污垢的情况下，可用优化方法确定其它参数。     

霜形成对翅片管式蒸发器性能影响的研究

符号表A面积，mZ7汽化游热、kJ／kgi冰a热扩散半，m‘／s。运动粘度，m勺sdn进口C质量百分数6厚度，mfat潜热D质扩散｝．4｛，ma／sP密度，ng／m‘e出口7烩，＊U一，时间，S，管排m质量，kgA导热系数，W／inKs饱和状态M质流量，ug／s。含湿量，ng水儿g空气sen显热Q制冷量，W下角T总的R气体常数a空气I管S间距，mb翅片间的中心位置。蒸气T温度，KF霜w壁面。；。；w，x，y，z向速度，m／s／翅片x和距离有关的局部分量1目u竟亏目前，热泵的应用越来越广泛，所遇到的最大问题就是蒸发器的结霜问题。结霜使蒸发器的传热情况恶化，同时使…     

多股流换热器的柔性特性及柔性设计研究

本文从换热器的运行和调节特性入手提出了换热器柔性的概念,探讨了柔性特性与换热器变工况运行的关系,指出:柔性特性直接关系到换热器的变工况的运行性能,并且进而改变了换热器的设计思想。在分析了换热器传统设计方法的基础上,本文提出了考虑变工况运行的柔性设计思想,分别对多工况点等权重设计条件和多工况点不等权重设计条件进行了具体分析,并且相应地提出了虚拟工况点设计方法和主要运行工况点决定设计工况的方法。     

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。     

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。     

地源热泵地下换热系统的实验研究

地源热泵地下换热系统对于地源热泵系统的稳定运行和地源热泵系统的投入成本起着关键的作用.为了对地下换热系统换热效果和周围土壤的温度场进行实验研究,我们在北京工业大学高科技能源楼建立了一套包含60套不同结构地下换热系统的实验台.利用温度及流量测试装置获得运行过程中温度变化并计算换热量,探求不同结构地下换热系统的换热情况.本实验台还可以收集系统运行过程中地下换热系统的传热温度扩散半径,实验系统不仅为地源热泵的设计提供了数据,而且为地源热泵的深入研究提供了平台.本文给出的部分实验结果证明,根据当地地质情况、负荷需求及系统运行模式配置能源井是至关重要的.