螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热及压降性能试验研究

通过搭建试验测试平台测试了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳侧传热及压降性能，并与传统的折流板式油冷却器进行了性能对比。结果表明，螺旋扭曲膨胀管油冷却器传热和压降性能都优于传统折流板油冷却器；在相同的压降下，螺旋扭曲膨胀管油冷却器的壳程传热系数是传统折流板式油冷却器的2～3倍，综合性能有明显的优越性。根据试验结果拟合出了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热系数和压降与壳程流速的关系式，为后续螺旋扭曲膨胀管油冷却器的推广应用提供参考。

泡沫金属结构内流体流动与传热性能数值模拟

基于开孔泡沫金属的微观结构分析,文中提出了一种简化的六面体结构模型,并采用商用软件FLUENT14.0模拟分析了三维矩形通道内泡沫金属与空气的对流换热情况,进一步分析了结构参数对泡沫金属内部流动与换热特性的影响关系。研究结果表明:通过与Alvarez实验结果的对比,分析验证了文中提出的简化模型是可行、准确的;传热因子j和摩擦因子f随着雷诺数和孔隙率的增大而减小,随着孔密度的增大而增大;相对而言,大孔径的泡沫金属的对流换热综合性能较好。

板-泡式换热器传热及阻力特性数值模拟

开孔泡沫金属由于其复杂的三维网状结构,当流体通过时会发生非线性扰动,湍流程度增强,使得泡沫金属和流体之间发生强迫对流换热,基于开孔泡沫金属能强化传热的特性开发了高效紧凑的板-泡式换热器。利用FLUENT多孔介质模型对板-泡式换热器的传热及阻力特性进行数值模拟。研究结果表明:在导热隔板间填充铝泡沫金属,换热器的传热效率明显提高;在相同速度下,换热效率随孔隙率的增大而减小;努塞尔数随着流道高度的增加而增大,且随着雷诺数的增大,其影响越来越明显。同时以数值计算结果为基础,拟合得到400<Re<4 000范围内努塞尔数以及阻力系数准则关系式。研究结果可为板-泡式换热器的结构优化和设计制造紧凑换热设备提供参考。

板泡式换热器对流与导热耦合换热的数值模拟

由于在结构和强化传热方面的优越性,开孔泡沫金属在换热器行业中具有很大的应用潜力。为了探究板泡式换热器的强化传热机理,建立了泡沫金属微尺度几何模型,采用商业软件Fluent 12.1对板泡式换热器内流体流动进行了数值模拟,通过计算其速度、温度和压力分布,分析了换热器内对流与导热的耦合换热情况。研究结果表明:泡沫金属复杂的三维立体结构强化了流体的扰动,增强了二次流,起到了强化传热的作用;泡沫金属与流体分界面分别采用恒壁温和耦合换热2种边界条件时,其温度分布呈现不同特点,耦合换热边界条件更能真实反映实际温度分布情况;去除进口效应的影响,中间段流体的压力梯度随单胞模型呈周期性变化。这为板泡式换热器的设计提供了一定的依据和指导。

超低温精馏塔顶回流管中气液两相流动数值模拟研究

超低温精馏分离稳定性同位素13C中试装置运行中出现塔顶冷凝回流管道流动不畅的现象,影响整个精馏系统的稳定运行,本文针对以上问题,运用计算流体力学的方法,采用商业软件FLUENT14.0,运用VOF模型,以CO(g)-CO(l)为介质,对管道内超低温两相流体的流动过程进行了三维非稳态数值模拟,得到了压力、速度、壁面剪切力、气液两相体积分率在管道内的分布情况,并对不同管道位置处气液两相流的相互作用进行了分析,揭示了超低温两相流体在管内流动的特性,从而为稳定同位素13C产业化生产装置的管道设计提供了理论基础和设计依据。