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。     

矩形通道内层流对流换热的最优速度场

针对矩形通道内的层流对流换热问题,通过数值求解速度场协同方程,得到了给定黏性耗散条件下通道内的最优速度场为多纵向涡的流动结构,表明多纵向涡流型可在流阻增加不多的情况下使换热显著强化.通过在通道壁面布置不连续双斜肋,在通道内产生了接近于最优速度场的多纵向涡流动,数值计算结果表明,在Re=1000时,与光滑通道相比,不连续...     

内置斜流杆的强化传热管的数值模拟研究

本文采用数值计算的方法,以水为流动介质,对管内插斜流杆的强化传热管进行流动与传热特征分析。结果表明,管内插入斜流杆能有效扰动流体并且使流体形成一种多纵向涡的旋流结构,能够有效提升换热管的换热和流动综合性能,雷诺数Re为0300~1500时,其PEC值为2.1~4。     

螺旋扭曲椭圆管层流换热与流阻特性模拟分析

对螺旋扭曲椭圆管内的层流换热与流阻特性进行了理论分析和数值计算,给出了努谢尔数和阻力系数的准则关系式。表明螺旋扭曲椭圆管可较大程度地强化层流换热,其流阻增加较小,同功耗下的强化传热评判指标可达2～4。将螺旋扭曲椭圆管换热器应用于炼油装置中,节能效益显著。     

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。     

管径对超临界CO_2管内流动换热的影响研究

超临界CO_2管内流动与冷却换热过程中,物性发生剧烈变化,流动换热特性独特,研究管径影响超临界CO_2流动换热性能的内在机理和规律具有一定的实用价值。本文采用能够精确计算超临界CO_2物性的NIST实际气体模型,通过对比不同湍流模型,得到计算超临界CO_2流动换热性能效果最优的计算模型,并利用该计算模型对超临界CO_2管内流动换热过程进行模拟计算。结果发现温度场变化使得超临界CO_2物性发生剧烈变化,引起二次流强度变化,影响了流场分布和换热性能。随着管径的增大,二次流涡中心向管壁移动,且涡扭曲程度增强;格拉晓夫数Gr随管径的增大而迅速增大,表明浮升力对换热的影响增大,因此有效换热系数迅速增大。     

纵向涡强化换热的M-Z干涉流动显示技术

本文采用M-Z干涉测量的方法,研究了半三角形翼片纵向涡发生器强化换热方案对矩形通道内气体流动换热的影响,获得了安装纵向涡发生器前后对流换热温度场的M-Z干涉图像.通过对实验获得的干涉图像进行分析处理,表明安装纵向涡发生器后,通道内入口段流动的热边界层明显变薄,反映了纵向涡对流动换热的强化作用,验证了将M-Z干涉测量方法应用于纵向涡强化换热研究的可行性.     

方管核心流区域添加内插物强化传热的实验研究

对方管核心流区域添加内插物强化对流传热进行了实验研究,对传热与阻力特性和PEC值进行了实验分析,实验结果表明,方管内的换热平均强化了2.2倍,PEC值为1.06～1.8之间.此外,实验表明,在层流和湍流情况下PEC均大于1,但层流状态下效果更加显著.     

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.     

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。     

交叉缩放椭圆管换热与流阻实验研究及分析

对交叉缩放椭圆管进行了实验和数值研究,给出了换热和沿程阻力系数实验拟合关联式。交叉缩放椭圆管管内 截面交叉变化诱导产生强烈的二次流和纵向涡流,改善了速度场与温度场之间的协同关系。实验和数值模拟结果表明,交 叉缩放椭圆管管内的流动在Re≥500即表现为湍流,换热强化效果显著。     

Heat Transfer Characteristics in a Double-Pipe Heat Exchanger Equipped with Coiled Circular Wires

An experimental investigation has been carried out to study the enhancement in heat transfer coefficient by inserting coiled wire around the outer surface of the inner tube of the double-pipe heat exchanger. Insulated wires, with a circular cross-section of 2 mm diameter, forming a coil of different pitches (p = 6, 12, and 20 mm), were used as turbulators. The investigation is performed for turbulent water flow in a double-pipe heat exchanger with cold water in the annulus space for both parallel and counter flows. The experiments were performed for Reynolds numbers ranging from 4,000 to 14,000. The experimental results reveal that the use of coiled circular wires leads to a considerable increase in heat transfer coefficients compared with a smooth wall tube for both parallel and counter water flows. The mean Nusselt number increases with Reynolds number and pitch. The convective heat transfer coefficient for a turbulent water flow increases for all coiled wire pitches, with the highest enhancement of about 450% for counter flow and 400% for the parallel flow. New correlations for mean relative Nusselt numbers at different coiled wire pitches are provided.     

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。     

污垢热阻动态监测装置及其传热计算方法的研究

介绍了污垢热阻动态监测装置的构成及特点.根据传热学基本原理,对该套装置进行了光滑管对流换热性能测试,结果表明两侧流体热平衡最大偏差小于10%,实验结果与经验公式计算的Nu数相吻合,其最大偏差小于l0%.用该装置进行换热表面污垢的动态自动监测,可以得出准确可靠的实验结果.     

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。     

非稳态横掠管束周期性充分发展对流换热的数值模拟

本文采用非稳态数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动与换热进行了数值模拟。结果显示,在所考虑的参数条件下,Re≥100以后流场和温度场随时间发生振荡,并且振幅随Re增加而增大;进一步增加Re到一定值后,在管束间会有交替出现的涡。计算得到的平均Nusselt数与现有文献中的实验关联式基本是吻合的。平均Nusselt数的计算值随流动方向管间距的增加而增加。     

EHD效应强化管内油的强制对流换热实验

本文以高粘性流体为实验工质,对水平光滑管内油的层流流动换热进行了直流高压电场强化（ＥＨＤ效应）实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热流密度及流动速度,油温等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。验证了高粘性流体在ＥＨＤ效应下,综合换热性能同样有大幅度增加。     

离散倾斜肋的传热强化及流动特性

本文以高湿透平叶片中腔内部冷却为应用背景，对两相对壁面具有三维离散斜肋的方形收敛通道内的传热进行了实验研究。本文获得的详尽的局部换热系数图谱、平均换热系数及复杂的近壁流场，可用于强化传热的设计。     

三维微肋螺旋管内流动沸腾流型与传热性能

采用三维微肋螺旋管进行了制冷剂R134a在管内的流动沸腾传热与流型可视化实验。随着流量和干度的变化,流型可划分为泡状流、塞状流、分层波状流、间歇流以及环状流。在Taitel-Dukler流型图上给出了流型的分区及其转变曲线,讨论了螺旋管内两相流动流型转变的特性。传热实验揭示了质量流量、热流密度及蒸汽干度对传热性能的影响,三维微肋螺旋管的强化因子为1.5-2.1。