扭曲椭圆管换热的壳程强化传热特性

通过搭建扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能测试平台,对扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能进行了实验测试,以实验数据为基础对前人得到的壳程传热与压降性能计算准则关系式的应用范围进行了分析,同时拟合得到了测试用扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能计算准则关系式,设计了与测试扭曲椭圆管换热器结构类似的折流板换热器以及折流杆换热器,采用相关计算方法对换热器的传热与压降性能进行了计算和比较,并分析了3台换热器的综合性能,结果显示扭曲椭圆管换热器传热效果好、压降低,具有很好的工业应用前景。

扭曲椭圆管换热器技术进展及其应用

介绍了扭曲管换热器的结构特点、强化传热机理,总结了关于扭曲管换热器管程以及壳程流场的分析,同时介绍了相关分析方法和研究成果,同时从换热器设计制造的角度,对目前已有的扭曲管换热器管程、壳程传热计算公式进行了总结和分析,在扭曲椭圆管换热器目前研究状况的基础上,介绍了某厂采用扭曲椭圆管凝汽器的运行效果,结果表明:在一定情况下,扭曲管换热器的冷凝换热效果同样优于传统的折流板换热器,具有很好的推广应用前景。

三叶孔板换热器壳程流动及传热数值模拟

三叶孔板换热器是一种新型纵流换热器,广泛应用于核电装备领域。针对目前使用较多的壳程'单元流道'模型的局限性,建立了三叶孔板换热器壳程整体模型,包括进出口接管。采用商用软件FLUENT14.0及RNG k-ε湍流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。结果表明:流经第一块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。

扭曲椭圆管管内传热与压降性能的研究

通过建立扭曲椭圆管单管传热与压降性能测试平台,利用光滑圆管,对测试平台测试结果的准确性进行了验证,同时对扭曲椭圆管的传热以及压降性能进行了实验测试,以测试结果为基础,验证了数值计算模型的准确性。对不同几何尺寸的扭曲椭圆管单管传热与压力性能进行了数值计算,分析了换热管几何参数对传热与压降性能的影响,结果显示:扭曲椭圆管传热性能随着扭曲椭圆管长短轴比A/B的增大而增大,随着扭曲椭圆管扭距S的减小而增大。同时以数值计算结果为基础,拟合得到了8×103<Re<4×104,11.49<S/dh<19.84,1.65<A/B<3.11范围内的传热因子以及摩擦系数计算通用准则关系式。为扭曲椭圆管换热器在工程实际中的应用提供了数据基础。

新型高效冷冻脱水器的设计研究

传统冷冻脱水器通常为折流板换热器,由于要满足结冰要求,换热管管径一般比较大,传热效果差,不能有效脱水。冷冻脱水器的热阻主要在管程气体侧,新型高效冷冻脱水器使用变截面强化传热管代替光滑圆管,换热管扭曲段可以使流体沿螺旋线流动,形成强烈扰流,破坏边界层,提高传热效率;管内气体中的凝结水由于密度大,在气流离心力作用下,会迅速甩向管壁,凝固成冰,提高冷冻脱水效果。壳程省去折流板结构,流体流动由错流变为纵流,降低系统功耗,且节省材料,降低成本。

三叶孔板换热器热力性能及其影响因素分析

建立了三叶孔板换热器壳程周期性全截面模型,利用商用软件Fluent14.0及RNG k-ε湍流模型对8种不同结构参数的换热器壳程流体流动及传热性能进行数值模拟。分析了支撑板间距、三叶孔孔高、导流筒结构形式等结构参数对三叶孔板换热器传热及阻力性能的影响,并对比不同结构换热器的综合换热性能。结果表明:壳程传热系数与压力梯度都分别随着支撑板间距和开孔高度的增加而减小,且支撑板间距和三叶孔孔高对三叶孔板换热器壳程压降的影响大于其对传热的影响;六边形结构的导流筒换热器换热性能优于圆形导流筒换热器;8种换热器模型中,支撑板间距400mm、三叶孔高3.3mm(模型4-2)的换热器综合性能最好,支撑板间距400mm、三叶孔高1.8mm(模型2-2)的换热器综合性能最差。

气体压缩机中冷器的节能节材实验研究

中冷器的主要功能是排除气体被压缩过程产生的热量,是提高压缩机效率的重要设备。从传热阻力看,壳程空气的热阻占总热组的80%以上,壳程气体阻力大,风机或压缩机能耗较大。要提高中冷器的传热性能,关键是强化壳程空气的对流传热和减小壳程空气的流动阻力。着重介绍气冷侧强化传热技术产生的节能效益,建立扭曲管中冷器和传统弓形折流板中冷器并行对比实验测试平台,通过改变壳程空气质量流量、管内循环水温度和流量等参数以测试其热力性能和压降损失,实验结果表明,扭曲管中冷器的壳程气体压降小,综合传热性能明显优于传统弓形折流板中冷器35%-87%,低Re数条件下尤为显著。对压缩机冷却系统的优化设计有一定的指导作用。

管外蒸发换热器内壳侧流体的传热性能

提出了一种新型干式蒸发器,制冷剂以一定流速在蒸发器的壳程流动,所生成的汽泡不能自由上浮,而是与液体混在一起,形成汽液二相流继续向前流动。以实验的形式对其壳侧传热和流阻性能进行了研究,并拟合得到相应Re下的相关准则关系式。研究结果表明:此干式蒸发器传热效果良好、压降较低,与理论研究效果一致,具有一定的工业应用价值。