椭圆形和圆形翅片管流动与传热的数值研究

对椭圆管椭圆翅片间的流动与传热规律进行了三维数值研究,分析了不同翅片间距、迎面风速对表面换热系数和流动阻力的影响;与具有相同结构参数(相同的基管当量直径和翅片厚度、表面积)的圆管圆翅片进行比较表明,在相同条件下,两者的表面换热系数相差不大,但椭圆管椭圆翅片间流动阻力却有明显的减小.场协同分析表明,翅片迎风侧的换热要优于背风侧;通过适当增加迎风侧翅片面积,减小背风侧翅片面积,可以在强化换热的同时,减小流动阻力.     

带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器数值分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器和圆管翅片换热器的空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.结果表明,在模拟的流速范围内,与圆管翅片换热器相比,带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器的换热效果Num平均强化了32.4%,其综合换热性能(Nu/f)提高了28.93%,明显好于圆管翅片换热器.纵向涡强化换热的内在机理可以用场协同原理进行解释,它改善了速度场和温度场的协同,使全场的速度和温度梯度之间的夹角减小.     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

网翅片换热器换热性能的实验研究

换热器空气侧换热效率低是换热器领域的难点,管翅换热器是目前应用广泛、性能较优的换热器。为了寻求更好的换热器制作材料,以铜网片替代管翅换热器的板翅片,研制三种与市售管翅换热器同等尺寸(40×80×180 mm)的网翅片换热器进行换热性能实验对比,实验结果表明：研制的网翅片换热器相比于管翅换热器,在自然对流下热阻能降低35%;在强制对流下热阻能降低75%,网翅片换热器的温升是管翅换热器的20%。     

强化翅片适用性分析

提出强化翅片的适用性问题并以管翅式换热器为例进行了讨论,认为管翅式换热器空气侧流路由三要件所组成,即换热器、换热器外部风路和风机,指出强化翅片的效果不仅与翅片自身的性能有关而且与外部风路流阻的相对大小有关。与换热器流阻相比,外部流阻越大,采用强化翅片就越有利。     

三分螺旋折流板换热器壳侧传热特性研究

本文给出了三分螺旋折流板换热器几何参数的关系式,并分析了倾斜角为10°、15°、20°扇形、15°椭圆、20°扇形搭接的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测试实验结果。结果显示20°扇形折流板方案的壳侧换热系数较高且压降较低,其性能指标h_o/△p_o~(1/3)平均值比弓形折流板换热器的值高26%;20°扇形搭接方案与螺距相仿的15°扇形方案的性能大致相当;15°扇形方案比螺距较小的15°椭圆方案的性能更高。结果表明对换热器的性能起决定作用的不是折流板的倾斜角而是当量螺旋角。     

涡产生器形状对圆管管翅式换热器传热及阻力的影响

为了研究涡产生器形状对圆管管翅式换热器传热及阻力的影响,本文采用数值模拟的方法分析了具有相同底边长度及相同面积的三角形、矩形及梯形涡产生器对换热器传热及阻力性能的影响。结果表明,在相同Re数下,与平直翅片换热器相比,安装三角形涡产生器,Nu和f都增大的最多,安装矩形涡产生器,Nu和f都增加的最少。并且本文以强化传热因子JF作为评价准则,得出三角形涡产生器能够使换热器获得较优的综合强化传热效果。     

半椭圆管水平降膜液膜厚度图像数字化处理研究

在不同喷淋量Q、管间距S、布液高度H下对半椭圆管水平降膜液膜厚度变化进行研究,同时与圆管、椭圆管的液膜厚度进行了对比,运用图像数字化处理得到降膜过程的气液界面线以及半椭圆管液膜厚度随管壁周向角变化情况。结果表明:对于相同截面周长的圆管、椭圆管和半椭圆管,在相同工况下,半椭圆管的平均液膜厚度最小;随着喷淋量的增加,液膜厚度先增加后变小;随着布液高度的增加,液膜厚度逐渐变薄;随着管间距增加,液膜厚度逐渐变薄;截面周长为79.8 mm、长短轴比为2.1的半椭圆管在喷淋量Q为0.14 L/min、布液高度H为15 mm、管间距S小于20 mm,液膜厚度稳定,有利于充分换热。     

分体式空调室内机空气流动及换热器传热特性的研究

不同尺寸和结构的机壳和管翅式换热器直接影响到分体式空调室内机空气的流场分布,进而影响换热器的换热效果及其出风风量。文中采用ANSYS软件CFX模块对一款三段式管翅式换热器在不同风机转速下进行了三维数值模拟,并对换热器的空气流场、温度场、空气与翅片换热系数和翅片表面热流密度分布进行分析。通过室内机出风口风量实验验证,本模型的建立是合理的。     

两种平直内翅管流动与换热实验研究

在恒热流边界条件下，以空气为介质，对中心被堵平直内翅片管的两种结构翅片开孔和翅片不开孔，进行了流动与传热特性实验研究，获得了所测范围内的充分发展段的换热及阻力的实验关联式。采用相同质量流量、相同泵功及相同压降三个准则对所测内翅片管的综合性能进行了评价，结果表明，在相同几何参数下，翅片开孔结构的内翅管与不开孔结构的内翅管...     

铜翅片蒸发器的亲水处理及制冷性能评价

以一台2匹的柜式空调为实验平台,利用量热计法对两台铜翅片蒸发器进行了制冷性能测试实验,一台未做处理,另一台做亲水处理,处理方法是把铜翅片蒸发器在配制好的化学溶液中浸泡一段时间.实验分别在低湿、标准、高湿三种不同的室内空气条件下进行.实验结果表明:(1)化学处理法是一种有效的改善铜翅片蒸发器表面湿润性的方法;(2)经过亲水处理的蒸发器与未处理的蒸发器的制冷量相当;(3)制冷量随室内空气湿度的增加而增加.     

螺旋内肋管内对流换热的三维数值模拟

针对螺旋内肋管内壁面结构复杂的特点,发展了一种新的网格划分方法,采用结构化的六面体网格,提高计算精度的同时又可节省计算量。应用Fluent软件对螺旋内肋管内的湍流流动和换热进行了三维数值模拟,数值模拟结果与Jensen等人的实验数据吻合良好。在其他参数相同的条件下对矩形、三角形、半圆形三种顶端外形轮廓的肋片性能进行了数值分析比较。     

套片式翅片管换热器传热与空气流动阻力性能试验研究

为了研究改变翅片材料对套片式翅片管换热器性能的影响,分别对采用铝翅片和黄铜翅片的套片式翅片管换热器(结构参数基本相同)进行传热特性与空气流动阻力特性的试验。试验得到了试件在一系列试验工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,通过计算得出了相应的传热准则关系式与管外空气流动阻力准则关系式,绘制了传热系数和管外空气流动阻力的有关图线。结果表明:黄铜翅片套片式换热器与铝翅片套片式换热器相比,换热性能优势明显,其原因主要是铝材比铜材软,与铜管胀接后的接触热阻大,因此换热性能更弱。     

Investigation of Thermal Performance of Perforated Finned Heat Exchangers

In this study, the thermal performance of perforated finned heat exchangers with angle of rotation θ was experimentally investigated. Six-millimeter-diameter holes that were opened on each circular fin on a heating tube have a potential to reduce the thickness of the boundary layer that is formed on the circular fins placed on the heating tube, thus increasing heat transfer through convection in this area. The experiments were carried out at six different angular locations to determine the best angular location. In addition, a perforated finned heater was compared with an imperforate finned heater. For the finned heater at 60°, the effectiveness is 18% higher and the pressure drop is 1.16% lower than other angular positions. In this respect, it can be concluded that the best angular position is 60°. In addition, results show an increase in effectiveness with an increasing number of transfer units.     

锅炉炉内含尘气流冲刷管束换热器的流动和传热特性研究

本文通过模型计算和实验对于含尘烟气冲刷圆管和螺旋肋片管的管束换热器的流动和传热特性进行研究。结果表明,换热管束的形式对颗粒的传热强化作用具有明显的影响。颗粒对圆管的传热强化作用必须予以考虑,而对于螺旋肋片管则可忽略。     

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%.     

螺旋隔板花瓣管换热器的传热强化研究

比较了螺旋用板花瓣管和螺旋隔板低肋管润滑油冷却器和空气冷却器的传热性能,实验结果表明,无论是作为油冷却器,还是作为空气冷却器,螺旋隔板花瓣换热器的综合传热性能明显优于螺旋隔板低肋管换热器,且螺旋隔板花瓣换热器还能节省３０％以上的铜管重量．     

Modeling of vapor condensation in a longitudinally finned minichannel

Heat transfer with vapor condensation inside a longitudinally finned tube is numerically studied. The proposed model considers vapor condensation on two initial flow areas, namely, annular and rivulet. The model allows prediction of pressure difference along the tube length, vapor velocity profiles in the central channel and an interfin groove, and also a velocity profile in the condensate rivulet at the bottom of the interfin channel, local heat transfer coefficients at different fin points, and average heat transfer coefficients over tube section and length. The calculations showed that in the case of vapor condensation in longitudinally finned tubes of a small diameter it is of fundamental importance to divide the flow tube section into a central channel and interfin channels. The governing vapor velocities in these channels may differ by more than an order of magnitude. The reduced vapor velocity, used in engineering calculations, does not reflect the character of dynamic vapor impact on a condensate film on the most part of the heat transfer surface. For tubes with relatively large fins the proposed model describes vapor condensation almost completely,meanwhile, the mass vapor quality by the time of filling of the grooves reaches 0.01–0.05. The highest heat transfer intensification was obtained for “sharp fins” with a high value of the fin head curvature. Comparison of results of calculation by the model with results of the known experiments on water vapor condensation yields a good qualitative and quantitative agreement for low vapor velocities at the channel inlet (under 30 m/s). The wall thermal conductivity coefficient value affects significantly the condensation efficiency.     

厚翅片管内流体流动和传热的数值分析

本文应用Ｐａｔａｎｋａｒ等人［１］研究薄翅片管的湍流模型，对一种工业化的厚翅片管内的流体流动和传热进行了数值分析。计算范围包括了层流和湍流（Ｒｅ＝１０１～１０６），所得计算结果与较窄范围内实验所测的传热与阻力数据相当符合，本计算结果具有较大的推广价值。