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.     

螺旋扭曲椭圆管内纵向涡流动特性与强化传热机理的CFD分析

以水为介质,采用CFD软件ANSYS Fluent对螺旋扭曲椭圆管内流体的流动规律与强化传热机理进行了研究。研究发现,螺旋扭曲椭圆管特殊的螺旋形管壁形状可诱发管内流体旋转形成纵向涡,且纵向涡的强度不随流动距离的增大而衰减,持续性能良好;纵向涡的存在使得螺旋扭曲椭圆管内流体得速度分布产生明显变化,增强了管内流体速度场与温度场间的协同性能,进而强化流体传热。     

水热条件液固两相流可视化系统

水热反应是一种集流动、传热、反应的强耦合过程,对该过程的认识亟待提高。因此,本次工作搭建了一套水热反应可视化系统,以备开展实验工作。该系统由连续式流动装置、可视化观测系统以及图像校正处理系统三部分组成。其中可视化段采用内径5 mm,长440 mm规格的石英管,搭配高速相机进行管内现象及流场观测。经实验测试发现,管内流动均为层流,测量误差保持在5%范围内。其次,在水热工况(5 MPa,100~200℃)下,测试结果表明,管内流体径向温度呈均匀分布,进出口轴向温度偏差在2℃,即在系统有效观测视野内流体温度呈均匀分布。最终,认为本次可视化系统能够满足5 MPa,200℃的水热实验条件,为实验精确测量提供了保障。     

折流杆换热器的数值模拟及优化设计

在折流杆换热器的基础上,以水为流动介质,采用数值计算的方法,对不同折流杆杆型与间隔组合的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析.结果表明,折流杆杆型为椭圆杆,折流杆间隔为120 mm时,性能最好.     

内螺纹管两相流冷凝压降的理论分析

为研究理论模型关联式对内螺纹管内流体冷凝压降的预测效果,本文首先对管内压降产生机制、理论模型拟合机理进行了阐述,而后基于4种内螺纹管内R1234yf流动冷凝压降实验数据,对所选的5个分相模型关联式、2个均相模型关联式的预测效果进行了校核。校核结果显示:由于关联式对管内流体流动机制的假设工况与流体实际流动工况相近,文献[12]、[13]提出的关联式对管内压降表现出较好的预测效果,而文献[8]、[15]基于人字齿管压降数据拟合的关联式均不适用于管内压降的预测,此外,文献[16]、[18]提出的均相模型关联式对管内压降的预测误差虽不大,但预测精度受肋片结构的影响较大。     

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。     

内置双旋线换热管内流动与传热数值模拟

采用数值计算方法,以水为流动介质,分别对内置双旋线外径为9 mm、12 mm、15 mm、18 mm的换热管内流体流动与传热特性进行模拟分析,结果表明:管内流体呈规律性三维螺旋流动,提高了管壁附近流体的周向速度和径向速度,加剧了管壁滞留层流体的扰动及与中心区域流体的混合;随着双旋线外径增大,流动阻力系数f随之增加;内置双旋线换热管的协同数均大于光管,综合性能评价指标PEC值可达1.8,说明内置双旋线换热管具有良好的综合换热性能。     

盘旋螺旋槽管强化传热研究

用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器的流动与传热,Re范围为30000到100000。研究表明管内摩擦阻力系数是相同情况下圆管的4到5倍,总体传热系数随管内Re的增大而增大,当Re较大时提高壳侧速度对换热性能的提升更有利。采用数值模拟的方法分别研究了同轴换热器整体的换热与流动,且和实验结果进行了比较,研究表明,受离心力的影响流体在管内产生了掺混流动,掺混流动的程度随螺距的减小而加剧,增加槽深减少了参与掺混的流体量,流体之间的掺混对换热具有积极的影响。     

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%。     

小通道扁管内纳米流体流动与传热特性

建立了测量小通道扁管内纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米 流体的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,实验结果表明,在相同雷诺数条件下,小通道扁管内纳米流体的对流换热系数 大于纯液体,且随粒子的体积份额的增加而增大,而纳米流体的阻力系数并未明显增大。     

并联管中单相流体流动特性的示踪分析

并联管在热能动力、石油化工、太阳能等工程中有着广泛的应用,对并联管内流体流动的实验研究是并联管研究中的主要任务之一。 本文描述了并联管内可视化流动的实验方法,它区别于测压计—流量计的外部测     

流体低速横掠振动圆管的传热特性研究

本文实验研究了流体低流速横向冲刷间谐振动圆管的传热特性,其目的是为流体诱导振动的有效利用提供更多的借鉴。研究结果表明流体绕流振动圆管时,在较低流速下即可获得较好的传热效果。对流换热的增强较少地依赖于流动雷诺数,更多地依赖于振动雷诺数。     

椭圆管内层流结冰的数值研究

为预防椭圆管换热器等设备内部结冰甚至堵塞,本文采用流体计算软件fluent建立了三维椭圆管内流动换热模型,研究了一定热边界条件下椭圆管内层流流体的结冰规律.通过对不同工况的模拟分析,得到了流体在管内不同位置的结冰规律以及进口温度、进口Re数、长短轴之比对冰层厚度以及管内换热产生的影响,结果表明:椭圆管截面内,不同径向位置的冰层厚度不同;沿轴向管内冰层厚度逐渐增加,压力损失增大,局部Nu逐渐减小;Re数减小,进口水温降低,都会使管内各处冰层厚度增大,从而增加了管道堵塞的危险.而长短轴比例增大时,长短轴方向冰层变化趋势相反.     

波形折流杆换热器的流动与传热性能分析

本文在传统的直杆折流杆换热器只能采取正方形布管的基础上,设计了一种新型的波形折流杆换热器,该换热器可进行更加紧凑的三角形布管。以水为流动介质,对两种换热器的壳程进行了数值计算,对两种换热器进行流动与传热性能分析。结果表明,综合性能较传统直杆折流杆换热器提升近10%。     

涡轮叶片内冷通道高性能肋流动与传热

涡轮叶片内部冷却通道内壁面布置扰流肋是一种高效的强化传热措施.本文在8500~60000雷诺数范围内,对直肋、斜肋、V肋和W肋开展实验研究,得到了四种肋的换热和流阻特性.实验结果表明:1)W肋具有最高的平均努塞尔数,是光滑通道充分发展流动传热性能的2.2~2.6倍,其次是V肋和直肋,而斜肋的传热性能最低,约是光滑通道的1.7倍;2)W肋表现出最大的流阻性能,是光滑通道的2.5~3.7倍,其次是V肋和直肋,而斜肋流阻最小,约为光滑通道的1.8~2.5倍。W肋具有最优的综合热性能,而直肋的综合热性能最低。另一方面,本研究还通过瞬态液晶热像技术获得了W肋表面详细局部传热分布,实验结果表明W肋中间的顶点迎风区域是强换热区,该区域与气流相互作用,热边界层较薄,有效强化了换热能力。     

微细光滑管内气体的流动与传热特性研究

在评述当前微细管内流动和换热特性研究的基础上提出了需考虑流体压缩性对速度剖面的影响。可压缩流动守恒方程组的数值解结果表明：运动流体的压缩性不仅使管内平均流速增加，而且使速度剖面更加饱满，从而使局域阻力系数和换热系数增加。与此同时，尽管管道的长细比很大，亦不可能出现充分发展的速度和温度剖面。这是由于微细管道中由于阻力引起的压力降可以很大，它所引起的流动加速达较大马赫数时，压缩性对阻力系数和传热系数的影响就不能忽略。     

汽化滞后的毛细管内流动模型与计算

基于均相流模型,建立了制冷剂在毛细管内绝热流动的数学模型,同时考虑了管内流动过程中实际存在的汽化滞后问题。针对工质为R22的制冷系统,开发了程序进行流动模拟计算,该程序对于制冷系统毛细管的匹配具有实用价值。     

微细管内超临界二氧化碳冷却换热研究

本文对超临界二氧化碳在微细管内冷却对流换热进行数值模拟研究,分析不同流动方向和管径大小对超临界二氧化碳对流换热的影响,考察管内局部流体温度、管壁温度以及无量纲温度分布的变化。湍流模型采用低雷诺数YS模型。研究表明,在LPV范围比较大的截面,超临界二氧化碳局部换热系数达到最大值,同时管内传热受流动方向和管径的影响均较大。     

垂直下降管内两相流摩擦压降计算关联式评价

对内径范围为15 mm到65 mm的垂直下降管内的空气-水两相流的摩擦压降进行了实验研究。实验在常温下进行,实验压力为0.168~0.278 MPa,液相与气相的折算速度分别为0.127~2.349 m·s~(-1)和0.013~15.401 m·s~(-1),得到了1112个不同工况条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的实验数据点,并以本次实验数据为基础对现有文献中的两相流摩擦压降计算关联式进行了评价。研究发现:现有两相流摩擦压降关联式对本实验条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的计算精度随管径的增加而降低,且在弹状流与搅拌流条件下的计算值远小于实验值。     

ZrO2纳米流体的对流换热系数测定及机理浅析

建立了测量圆管内纳米流体流动与传热性能的实验系统,测量了不同粒子浓度的ZrO2/水纳米流体在雷诺数为3 000～18 000范围内的管内对流换热系数以及不同位置处纳米流体对流换热系数的变化情况.实验结果显示,在液体中添加纳米粒子显著增大了液体的管内对流换热系数,例如,在相同雷诺数时,与纯水相比,如果纳米粒子的质量浓度从1.6%增大到4.1%,则纳米流体的对流换热系数增加的比例从1.09增大到1.2.此外,从颗粒的浓度、粒径两方面分析纳米流体强化传热的机理.