低温氦气在螺旋盘管换热器中对流换热的数值模拟

针对大型氦低温系统液氮槽中的螺旋盘管换热器,建立三维仿真模型,模拟研究等壁温条件下低温氦气在盘管内部预冷过程中流动速度、温度及密度分布,分析盘管内氦气径向速度分布及换热系数沿螺旋角的变化特性。通过改变低温氦气的质量流量,研究流量变化对换热系数以及换热器出口温度的影响。结果表明低温氦气在螺旋盘管内流动受离心力影响,管内密度,温度及速度分布沿径向存在梯度,湍流在螺旋角>90°后进入完全发展阶段。在0.003 4～0.005 kg/s范围内增大质量流量,Nu数增加,压降增大,出口温度几乎不变。     

波纹参数对板式换热器传热和压降影响研究

建立冷热双流道模型,研究了不同波纹参数对其传热和压降性能的影响,分析了传热机理。结果表明,板式换热器的传热和压降性能主要受流体流动形式和触点密度的影响。波纹倾角β=70°时传热效果最好但压降较大,波纹深度对传热性能的影响效果比波纹倾角和波纹节距大8%和15%左右,波纹倾角对压降性能的影响大于波纹节距。     

几何因子对波纹通道内稳态流动与换热的影响

采用曲线坐标系下压力与速度耦合SIMPLER算法,数值研究了一种波纹通道内周期性充分发展的稳态层流流动与换热情况,流动Re数的范围为20～500,Pr数为0.7.计算考察了不同Re数、纵宽比γ及纵横比∮对换热与阻力的影响.计算结果表明,Re数、纵宽比γ及纵横比∮较小时流体不出现任何回流;整体Nu数及fRe数随着Re数,纵宽比γ及纵横比∮的增加而增加,换热增强,但同时流动阻力增加.其计算结果可为波纹通道的设计提供参考依据.     

螺旋波纹波导的传输特性

 根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE₁₁,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE₂₁,由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系。计算结果表明：在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模,以TE₂₁模为主,其群速基本接近常数,可以和电子注在很宽的频带内产生互作用,为注波互作用的计算提供了依据。     

螺旋波纹波导的传输特性

根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE11,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE21,由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系。计算结果表明：在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模,以TE21模为主,其群速基本接近常数,可以和电子注在很宽的频带内产生互作用,为注波互作用的计算提供了依据。     

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.     

超临界流体水平管换热特性可视化研究

为研究超临界压力下水平管径向截面的二次流现象,分析其对流体换热能力的影响机理,优化相关换热器设计,本文采用PIV实验方法,首先分析了水与FC-72物性差别对径向截面二次流流场的影响;然后重点研究了热流密度、质量流速工况参数变化对超临界压力下FC-72的二次流流场的影响规律。实验结果表明:相同工况下低导热系数,高体积膨胀率的工质会增强截面的二次流强度;随着热流密度增加,截面二次流流速增加,二次流涡逐步向截面底部移动;质量流速的提高会削弱加热管顶部流体温度分层的影响,并促进了中心与边壁流体间的掺混,有利于流体换热能力的提高;此外,当截面顶部流体达到临界点,二次流涡与常温工况相比远离壁面并向截面中心靠拢。     

周期性波纹通道内换热与流动的数值研究

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,数值研究了一种紧凑换热器中波纹通道内周期性充分发展的层流流动与换热情况,流动Re数的范围为100~1100,Pr数为0.7.计算考察了不同波纹高度、波纹间距对流动与换热的影响,并对模型参数进行了性能评价.计算结果表明,整体Nu数及fRe数随着流动Re数的增加而增加.随着波纹高度的增加或波纹间距的减小,换热增强,特别是在高Re数下波纹高度的增加更加强化换热.最佳波纹高度和间距分别为1.15 mm和13 mm.     

三维内肋管内插入螺旋扭带的强化传热实验

本文分别以水和乙二醇为工质，在Ｒｅ数范围为：６００～４００００，Ｐｒ数范围为：５．５～１１０之间，对四根分别插入三种不同扭率螺旋扭带的三维内助管内的换热和流阻特性进行了实验研究。结果表明：三维内肋管内加装扭带的强化传热技术适用于低Ｒｅ数下高Ｐｒ数工质的管内对流换热强化。根据实验值得到了流阻和换热关联式。     

波纹内翅片管换热与阻力特性的实验研究

本文研究了三组内翅片管的湍流流动与换热特性,拟合出所测参数范围内阻力和换热的实验关联式,并运用相同质量流量、相同泵功率、相同压降三种准则比较了不同组翅片管之间的强化传热效果。     

螺旋波纹波导模式分析

通过螺旋波纹波导的耦合波方程,考虑到波的左右旋转方向及波的前向和反向等因素,给出了波导中可能存在的所有模式,由耦合方程的特点和布拉格条件分析了各模式之间的关系,给出对应于螺旋波纹波导回旋行波管和螺旋波纹波导回旋返波管的模式耦合特点,并给出耦合关系和波导的模式耦合规则。结合螺旋波纹波导的色散方程,讨论了不同波纹周期和波纹起伏程度对模式耦合的影响：波纹周期的增大,使得电子注的加速电压变大;如果波纹周期太小,则工作模式线性变得很差。阐述了螺旋波纹波导回旋行波管克服模式竞争的机理。纹起伏程度较大,工作模式和非工作模式分离程度变大,对克服模式竞争比较有利。     

螺旋肋片换热器强化传热数值分析及实验

为了研究螺旋肋片换热器的综合性能,建立了单周期三维模型,通过模拟得到了螺旋肋片换热器壳程内流场和温度场,并分析了换热器综合性能的影响因素.在相同的工艺条件下,完成了螺旋肋片和折流杆两种换热器的综合性能对比实验.结果表明,前者比后者具有较高的传热系数和较低的压降,数值结果与实验数据吻合较好.螺旋肋片换热器结构较简单,综合性能优于同类换热器,具有良好的工程应用前景.     

Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管

螺旋波纹波导回旋行波管与采用圆波导的回旋行波管相比,有较大的带宽。介绍了它的线性注波互作用理论,并用该理论计算了不同的磁场与波导表面微扰幅度对Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管线性增益的影响。计算结果与已报道的实验结果基本符合,说明该理论可以初步确定螺旋波纹波导回旋行波管的各项参数。     

Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管

螺旋波纹波导回旋行波管与采用圆波导的回旋行波管相比,有较大的带宽。介绍了它的线性注波互作用理论,并用该理论计算了不同的磁场与波导表面微扰幅度对Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管线性增益的影响。计算结果与已报道的实验结果基本符合,说明该理论可以初步确定螺旋波纹波导回旋行波管的各项参数。     

波纹板式空冷器阻力与传热特性实验研究

在可改变风量和热水流量的实验条件下,对波纹板式空冷器的阻力与传热特性进行实验研究。得到了空气侧的阻力降关联式以及两侧的对流换热系数关联式,其适用于热水雷诺数在2000-8000之间、空气雷诺数在2000-10000之间。在相同工况下,比较了波纹板式、光管式和翅片管式空冷器的性能指标,结果表明:迎面风速在2.45-4.1 m/s之间,波纹板式空冷器传热系数达到100-160 W/m2/℃;约比光管式提高70%,但只有以管束外表面为基准的翅片管式传热系数的六分之一;板式空冷器单位体积换热量约是翅片管式空冷器的1.5倍,是光管式的15倍;板式空冷器单位功耗换热量约是光管式空冷器的5.5倍,而翅片管式空冷器与光管式空冷器则相差不大。     

螺旋槽管换热器管内流动和换热特性的实验研究

以水为介质,对螺旋槽管管内流体的流动特性、换热特性进行了实验研究。分析了流速、温度对流动特性,换热特性的影响。在该实验研究中,进行了实验测得摩擦压降与经典公式拟合得出的计算结果误差分析,验证了实验结果的准确度;进行了Nu的值与迪图斯-贝尔特公式拟合得出的计算结果误差分析,验证了实验结果的准确度;提出了预测套管式换热器热工性能的新方法。螺旋管换热器在管内流体Re范围为41000-58000时,换热器的热工性能较好。     

螺旋波纹波导研究

从耦合波方程出发，利用阻抗微扰法对螺旋波纹波导的边界不规则性进行处理，得到螺旋波纹波导的一般性耦合波传输方程，及耦合系数表达式.根据螺旋波纹波导内模式耦合的规则,得出色散方程并分析其色散特性. 关键词： 螺旋波纹波导 耦合波方程 阻抗微扰 色散特性 本征模     

SLM增材制造高通量微通道换热器结构优化设计

选择性激光熔化技术(SLM)的出现,给性能更高效、结构更复杂的微通道换热器制备提供了有力的技术支持.实验利用Fluent软件对不同长短轴比k、螺距L的单、双边椭圆纽带强化管进行了仿真计算,并采用PEC评价法评价换热器的综合性能.结果 表明:一定螺距的纽带强化管,雷诺数Re一定时,努塞尔数Nu和阻力系数f均随着长短轴之比...     

螺旋升角对凝结换热特性影响的研究

本文对具有不同螺旋升角的螺旋槽换热管进行了凝结换热和阻力特性试验.试验结果表明,螺旋升角在螺旋槽管凝结换热过程中具有不可忽视的影响.分析了螺旋升角β对凝结换热及阻力特性的影响机理,提出考虑了螺旋升角因素的凝结换热经验关联式.     

螺旋弹性管束换热器壳程振动强化传热研究

为揭示螺旋弹性管束换热器的振动强化传热机理,基于一种双螺旋弹性管束换热器,采用双向流固耦合计算方法,对螺旋圈数、入口流速和壁面温度对其壳程流致振动强化传热特性的影响进行了研究。结果表明:随着螺旋圈数的增加,管束的面均传热系数和单位压降下的面均传热系数均降低,但相对面均传热系数误差、PEC值和体均传热系数均增大。随着入口流速的增加,管束的面均传热系数、相对面均传热系数误差和PEC值均增大,但单位压降下的面均传热系数降低。随着壁面温度提高,螺旋弹性管束传热会显著增强,但振动对管束强化传热影响不大。