螺旋折流片换热器壳侧传热与流动的数值模拟

提出了一种强化管壳式换热器壳侧传热的螺旋折流片式换热器新方案,该方案在部分管子上套上螺旋折流片,不仅强化传热,而且对相邻管子形成支撑;利用FLUENT流体计算软件对同心套管螺旋折流片式换热段的壳侧流场、温度场进行了数值模拟,并讨论了螺旋角对其强化传热和阻力性能的影响。结果显示螺旋折流片诱导的涡旋流动对于减薄边界层,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,传热系数可比光管提高约40％-100％,但其流动阻力也将增大。     

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.     

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。     

非对称螺旋扭曲管管内流动与传热特性数值模拟研究

本文利用数值模拟方法对一种非对称螺旋扭曲管在雷诺数4000~20000的范围内管内流动阻力和传热特性进行了研究.结果表明,与椭圆扭曲管相比,非对称的螺旋扭曲管的努塞尔数得到了显著的提高.通过流场的对比分析可知,非对称螺旋管横截面上的三叶扭曲,使得三叶区域内的流体流动发生偏向,形成强烈的二次旋流使得传热性能得到提升.低雷诺数时,非对称螺旋扭曲管(顺向扭曲)显示出更好的传热性能和更高的阻力因子.随着雷诺数的增加,非对称螺旋扭曲管与对称性螺旋扭曲管的传热与阻力特性差别不大.此外,通过两种不同综合性能因子对比不同管型传热综合性能。在相同泵功率下,非对称螺旋扭曲管在低雷诺数时显示较优的性能,而在相同质量流率下,传统的椭圆扭曲管显示较好的性能。     

多头螺旋槽管壁面液膜掺混时的流动状态

本文通过建立小流量液体在水平螺旋槽管外壁面液膜强化传热的拟线性模型,得到了壁面液膜发生流体掺混时液膜的厚度分布,并分析了相邻槽道间发生流体掺混的条件,以及发生流体掺混时液膜的形成过程。结果表明:多头螺旋槽管能够提供一个合适的几何倾斜表面,使得液体不仅能够沿着螺旋槽道流动,而且可以越过槽道的前后缘边界汇入下一个槽道,各螺旋槽道之间发生流体的相互掺混,即实现了二次分布,液膜厚度较掺混前更薄且分布更均匀。     

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。     

超临界反应堆子通道流动传热数值分析

目前国际上对超临界水冷堆进行了大量的研究,但对其堆芯内超临界流体流动传热的认识还十分欠缺.本文采用CFX对超临界水冷堆典型子通道内的流动传热特征进行了CFD研究,对比分析了四边形和三角形布置的两类子通道流动传热特征.计算结果表明二阶SSG湍流模型能较好地模拟子通道内的超临界流体流动和传热特征.流动特征的分析表明四边形子通道内的二次流比三角形子通道内的复杂,强度也更大.两类子通道内的湍流脉动特征类似,当栅距较小时其间隙处的湍流交混系数都在0.02～0.025之间.四边形子通道的周向温度和换热不均匀性比三角形子通道的强烈.     

粗糙纳通道内流体流动与传热的分子动力学模拟研究

为研究粗糙表面对纳尺度流体流动和传热及其流固界面速度滑移与温度阶跃的影响,本文建立了粗糙纳通道内流体流动和传热耦合过程的分子动力学模型,模拟研究了粗糙通道内流体的微观结构、速度和温度分布、速度滑移和温度阶跃并与光滑通道进行了比较,并分析了固液相互作用强度和壁面刚度对界面处速度滑移和温度阶跃的影响规律. 研究结果表明,在外力作用下,纳通道主流区域的速度分布呈抛物线分布,由于流体流动导致的黏性耗散使得纳通道内的温度分布呈四次方分布. 并且,在固体壁面处存在速度滑移与温度阶跃. 表面粗糙度的存在使得流体剪切流动产生了额外的黏性耗散,使得粗糙纳通道内的流体速度水平小于光滑通道,温度水平高于光滑通道,并且粗糙表面的速度滑移与温度阶跃均小于光滑通道. 另外,固液相互作用强度的增大和壁面刚度的减小均可导致界面处速度滑移和温度阶跃程度降低. 关键词： 速度滑移 温度阶跃 流固界面 粗糙度     

内螺旋肋管流动与传热特性的实验研究

对六种内螺旋肋管进行了流动与传热的实验研究,实验管内径为16．25-16．69 mm,内螺旋肋高为0．28-0．44 mm,螺旋肋牙数为40-45,螺旋角为43°-45°．研究表明,内螺旋肋管可以有效地强化传热,本文所研究的管型的传热强化倍率为1．67-2．99．比较了两种评价内螺旋肋管性能的方法．用Webb模型及Ravigururajan模型对内螺旋肋管进行了性能预测并与实验值进行了比较．两个模型的预测值与本试验结果有较大偏差,相对而言,传热模型稍优．     

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。     

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。     

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.     

错排环布圆管翅片式换热板芯的实验研究

本文利用传热传质之间的比拟关系研究了错排环布圆管换热板芯的平均传热特性及阻力特性。实验中我们采用了三种翅片间距(Tp)、三种管排数(Nrow)以及三种管数(Ntube)组成的27种板芯结构,传质实验采用萘升华的方法来进行。然后通过三种限制条件对不同翅片间距、不同管排数和不同管数下的换热板芯的传热性能进行了比较。最后利用最小二乘法得出了具有工程指导意义的准则关联式。     

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%.     

环形管环状流临界热负荷解析模型

根据环形管内流动与传热的特点,重新定义了环形管的水力直径和热周直径,基于圆管环状流CHF解析模型,得到了环形管内环状流临界热负荷解析模型。该模型可以预测环形管内沸腾两相流环状流时在不同加热方式下发生的临界热负荷,加热方式包括有内侧加热、外侧加热、两侧同时加热等。数值预测结果与文献数据比较表明本文的解析模型在P=0.57-15.01.MPa,G=198-3789.5 kgm-2s-1,xc=0.068-0.855,L/Dhe=19.3-539.5范围内预测良好。     

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.     

HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP MEASUREMENTS FOR IN-TUBE CONDENSATION OF CFC-113 USING MICROFIN TUBES AND WIRE INSERTS

Accurate, repeatable heat transfer and pressure-drop measurements have been made for condensation of CFC-113 with downflow inside enhanced microfin tubes and tubes containing twisted-wire inserts. In the latter case measurements have also been made for CFC-113/air mixtures. The heat transfer rate was calculated from the coolant flow rate and temperature rise, the latter measured using a 10-junction thermopile with careful attention paid to adequate coolant mixing and isothermal immersion of the thermopile leads. The surface temperature was found from thermocouples embedded in the tube wall. One plain tube, nine microfin tubes (with different fin heights, helix angles, and number of fins), and four twisted-wire inserts (with different wire densities) were tested. Enhancement ratios (i.e., vapor-side heat transfer coefficient for the enhanced tube divided by that for a smooth tube at the same vapor-side temperature difference and vapor inlet velocity) between 1.6 and 5.6 for the microfin tubes and between 1.2 and 1.6 for the twisted-wire inserts were found, with values depending on vapor-side temperature difference, vapor inlet velocity, and air inlet mole fraction in the case of CFC-113/air mixtures. The microfin tubes showed moderate pressure-drop penalties of around 50% compared to the plain tube, while the twisted-wire inserts showed increasing pressure-drop penalty with increasing wire density.