翅片管换热器内烟气对流换热模拟研究

以螺旋翅片管式换热器为研究对象,选取烟气进出口压降表征换热器流动阻力的大小、努塞尔数(Nu)表征换热器对流换热的强弱,利用Fluent软件模拟分析不同烟气流速下翅片结构参数对换热器流动阻力和换热效果的影响,并引入性能因子综合评价翅片结构参数对换热器换热性能的影响。结果表明:烟气流速一定时,翅片高度增加、厚度加厚和间距缩短均会使换热器进出口压降和Nu增加,在增大换热器流动阻力的同时,换热效果得到增强;翅片结构参数和性能因子的变化规律与Nu相反,选取高度较低、厚度较薄、间距较稀疏的翅片参数时换热器的综合性能更好;此外,与结构参数不同,烟气流速加快时Nu和性能因子均增大,能提升翅片管换热器的综合换热性能。

纵向肋强化波纹螺旋通道流动与传热性能

螺旋通道换热器广泛应用于农业工程领域,为了进一步提升螺旋通道的传热性能,该研究提出了一种带纵向肋的矩形截面波纹螺旋通道,数值研究了波纹数和纵向肋几何参数对通道内流体流动与传热性能的影响。结果表明:增加波纹螺旋通道的波纹数,使得通道在层流状态下产生了多涡结构,增加了通道的综合换热性能。在雷诺数Re=750,波纹数n=18时,相比于光滑螺旋通道,波纹螺旋通道内综合换热评价指标最高增加了27.66%。在此基础上,在通道内增加纵向肋,通过数值模拟观察到纵向肋诱导产生了纵向涡。在纵向肋高度不变的情况下,随着纵向肋宽度的增加,通道的综合换热评价指标存在最大值。当Re=250,肋宽为1/3通道宽度,肋高为1/16通道高度时,相比于波纹螺旋通道,纵向肋波纹螺旋通道的综合换热评价指标最高为1.157。在纵向肋宽度一定的情况下,增加纵向肋高度使通道的综合换热评价指标呈现先增大后减小的趋势。研究结果可为纵向肋波纹螺旋通道的设计及优化提供参考。

WNS微过热蒸汽锅炉的设计与优化

针对WNS微过热蒸汽锅炉运行中存在的问题,通过改变过热器受热面的结构型式、调整过热器的布置位置、增加外置式汽水分离装置、采用饱和蒸汽调温等措施,确保锅炉过热蒸汽温度达到设计值。

基于主动旋转的螺旋翅片储热单元传热性能优化分析

相变储热技术可有效缓解能源间歇性、不稳定性等问题,在电力灵活性及调度等方面起重要作用。为提高相变储热单元的储热效率,以螺旋翅片相变储热单元为研究对象,通过旋转储热单元内部螺旋翅片从而加快单元内部传热进程,并运用FLUENT软件对螺旋翅片储热单元在不同旋转速率及不同无量纲螺距下的传热过程进行数值模拟分析。结果表明:通过旋转螺旋翅片可以有效提高储热单元的传热效率,螺旋翅片旋转速率分别为3、5、7和10 rev/min的储热单元对比静止工况下储热单元完全熔化时间分别缩短了5000、2750、1250和750 s。在四种旋转速率下,储热单元的熔化强化率在0~6000 s增长迅速,并在6000 s左右达到最大值,3 rev/min的储热单元熔化强化率达到了240%,而10 rev/min的储热单元由于旋转速率过快从而破坏翅片表面对流涡胞,熔化强化率仅为180%。当螺旋翅片体积分数不变、对比其他旋转速率工况,旋转速率为3 rev/min,无量纲螺距P为0.46的储热单元传热效率最好,熔化强化率最大达到了200%。研究结果可为相变储热系统的设计优化提供参考。

螺旋翅片强化定形机热管换热器的空气侧流动与传热性能

以螺旋翅片强化定形机热管换热器为研究对象,使用Fluent软件对空气侧流动与传热过程进行数值计算,对比分析了螺旋翅片管、平直翅片管和光管的传热性能,得到了螺旋翅片厚度、间距、横向管间距对热管管束性能的影响结果。计算分析入口风速为2~8 m/s、翅片间距为3~6 mm、翅片厚度为0.8~1.2 mm、横向管间距为50~90 mm的不同参数组合模型的努塞尔数Nu、欧拉数Eu、综合评价因子j/f。结果表明:新风入口速度增大,Nu与j/f减小,Eu增大,换热器换热性能下降,所受阻力增大,因此入口风速不宜过大;螺旋翅片的强化换热效果最好,综合评价因子j/f比平直翅片、光管提高了9.27%、202.30%;在一定范围内,减小翅片厚度和横向管间距能够提升换热器的换热性能,翅片间距为5 mm时热管管束综合性能最好。

金属氢化物储氢容器吸/放氢过程模拟研究

基于储氢合金LaNi5吸放氢性能,建立金属氢化物的储氢数值模型,并利用COMSOL软件进行模型的模拟研究,重点分析直管、翅片与螺旋管结构对容器吸氢和放氢性能的影响。结果表明:内壁加翅片、带有螺旋管换热的两种结构能有效提高储氢容器吸氢速率,大幅缩短吸/放氢过程时间;温度云图显示,容器内壁加翅片的结构,热量是从壁面向容器中心进行传导;对于容器内部增加螺旋管换热结构,传热是从螺旋管向四周进行,且传热效率更高。与初始模型相比,带有螺旋管换热器结构其吸/放氢质量达到最大质量90%所需时间分别减少31.58%和31.12%。

PCS换热器螺旋结构强化换热数值研究

为了优化非能动热量导出系统(PCS)的设计,提高其换热性能,从而进一步提高PCS系统设计的安全性和先进性,采用数值分析的方法对光管、螺旋扁管和螺旋翅片管的冷凝传热特性进行研究。结果显示:在高含量不凝气条件下,螺旋翅片管的换热性能最强,螺旋扁管次之,光管最差。研究表明,PCS换热器采用螺旋翅片管能够强化换热效果。

一体式螺旋翅片管换热器在燃气热水器上的应用研究

分析了现有冷凝式燃气热水器由双换热器组合而成的缺陷,本文以试验为基础,论述全预混冷凝式燃气热水器采用一体式结构的螺旋翅片管换热器如何实现热水器的高效换热及冷凝,从而达到一级能效的要求,有效提高预混冷凝式燃气热水器的安全性和可靠性。

电弧反应产生烟尘中余热利用之节能环保电弧炉的探讨

节能环保电弧炉中收尘孔与电极孔处飘出的余热烟尘气经过加料口各层螺旋翅片之间,在较大受热面积作用下,温度快速分散用于加热其上的混合颗粒料层,使混合颗粒料快速升温,可有效降低熔化能量。

螺旋翅片管防磨和防积灰特性的试验研究

应用三维颗粒动态分析仪(PDA)对气固两相流绕流螺旋翅片管进行了防磨和防积灰的实验研究。实验结果表明在翅片之间,固相颗粒密度和主流速度呈抛物线规律分布。颗粒密度和速度的这种分布规律降低了固体颗粒对翅片壁面的撞击能量,从而减轻了翅片和基管的磨损。随着来流速度和来流密度的提高,迎风面区域磨损加剧,其他区域基本不受影响。实验数据还表明,螺旋翅片的导流作用使得迎风面的滞点处产生一个轴向速度,这和光管有着本质的区别。此速度的存在有利于减轻积灰。

翅片螺距对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响

在连续螺旋翅片管基础上发展而来的锯齿螺旋翅片管具有易于制造、翅化比大,传热系数和翅片效率更高等优点,已广泛应用于各类大型气体换热设备中。为获得翅片螺距对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机理的基础上对5个锯齿螺旋翅片管错列管束进行了实验研究。实验结果表明:在实验研究的翅片螺距范围(3.831～4.167mm),相同Re下随翅片螺距增大,管束翅侧Nu增大19%,Eu减小8%;因锯齿螺旋翅片中气流更易渗透和冲刷充分,翅片螺距大于4mm时其对翅侧Nu的影响已不明显;随气流Re增大,管束综合传热性能j/f(Colburn传热因子与摩擦因子比值)先增大后减小,在Re=7000～10000范围j/f较大;相同Re下管束j/f随翅片螺距增大而增大,在实验的翅片螺距范围内管束j/f可增大28%。将实验结果与文献中已有的相关计算关联式预测结果进行了比较。提出了包含翅片螺距、管束横向节距及纵向节距影响的锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性计算关联式,供相关工程设计参考。

超高速充液旋压时轴向拉力和断管分析

系统分析了超高速充液旋压内螺旋翅片过程中轴向拉力和断管倾向 .改善入口模区和旋压区管内 (外 )润滑条件 ,优化入口模和挡头结构 ,精确控制旋压量大小是减少轴向拉力及其断管倾向的主要措施 .旋压量增大时轴向拉力增大 ,当旋压量超过临界值时轴向拉力随旋压量增加而急剧增大 .入口模锥角对轴向拉力的影响十分明显 ,在入口模锥角13°时 ,轴向拉力最小 ,随着入口模锥角的增大或减少 ,轴向拉力均会增大 .

纵向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的试验研究

锯齿螺旋翅片管是在连续螺旋翅片管基础上发展而来的强化换热管型,具有易于制造、翅化比大,换热系数和翅片效率更高等优点,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景。为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机理的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行试验研究,获得纵向节距S2对锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,并提出相应的关联式。试验结果表明:在相同雷诺数Re和管束横向相对节距S1/do下存在最优管束纵向相对节距S2/do使得翅侧努塞尔数Nu与综合换热性能j/f(Colburn传热因子与摩擦因子比值)最大;翅侧欧拉数Eu随S2增大而减小;在试验研究的S2/do=2.41～3.07范围,选取较优S2可使管束翅侧Nu数提高6%且Eu数稍有减小,管束j/f可相应提高约7%。

带有小螺旋角的内外螺旋翅片管高压加热器的工业试验

工业现场试验的结果表明，带有小螺旋角的内外螺旋翅片管（简称内外螺旋翅片管或ＩＯＳＦ管）用于电站高压加热器有着显著的传热强化效果，其实测总传热系数是光滑管加热器的１．４３倍，可相应节省换热面积３０％。在等面积下使用，则可收到明显的节能效果。

螺旋翅片管束传热和阻力特性的试验研究

对13个不同翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距的螺旋翅片管束换热器在不同雷诺数条件下的传热和阻力特性进行了试验研究,得出了翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距及雷诺数与换热特性Nu和阻力特性Eu的准则关系式,并对准则关系式进行了分析.结果表明:随着横向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的传热得到强化,但随着纵向管间距和翅片高度的增加,螺旋翅片管的传热有所减弱;随着横向管间距、纵向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的阻力减少,但随着翅片高度的增加,螺旋翅片管的阻力增加.

螺旋鳍片管束传热与阻力特性研究的现状与发展

螺旋鳍片管束因具有一系列优点 ,在常规锅炉及余热锅炉中得到了广泛的应用。为此 ,国内外有关学者对其传热与阻力特性进行了长期的研究 ,并取得了大量的成果。但是 ,因各种原因 ,现有研究成果存在局限性 ,不能满足实际需要。根据对现有成果的分析与比较 ,指出了有待进一步研究之处。表 2参

不同扩展换热面传热、积灰、磨损特性对比

为了对低温换热器优化选型,利用热力计算和数值模拟的方法,对比分析了螺旋肋片管和H型鳍片管的传热、积灰、磨损特性。结果表明:常规结构参数下,单位长度的螺旋肋片管具有更大的换热效率,在达到相同换热量时,其钢材消耗是H型鳍片管的42.87%,烟气阻力是H型鳍片管的61.45%;H型鳍片管由于其特殊的沟槽结构,形成的涡流方向与主流速度相反,垂直冲刷基管背风面,达到自清灰的目的,其鳍片无侧向气流冲刷,整体磨损较轻。因此,螺旋肋片管的换热性能更好,但H型鳍片管的防积灰和耐磨性均优于螺旋肋片管。

增压条件下充液旋压成形内螺旋翅片铜管

对增压条件下充液旋压成形内螺旋翅片铜管机理进行了系统的研究，着重分析了加工过程中形成动压油楔的条件并建立了数学模型。理论分析和实验结果表明：随着旋速、润滑油粘度及供油压力提高，流体楔动压作用逐渐明显，此时，被加工管的拉拔力减小，且加工后管外表面粗糙度值减小。

螺旋肋片同心套管相变储热单元储热特性分析与结构参数优化

以填充棕榈酸的同心套管相变储热单元为研究对象。建立储热性能试验系统,并应用数值模拟方法模拟相变传热过程。通过实验与模拟结果对比,验证数值计算方法的准确性。研究了螺旋肋片结构对储热单元的强化传热特性,以及无量纲螺距和无量纲肋高对熔化过程的影响。研究结果表明:螺旋肋片结构在肋片导热和相变材料局部自然对流的共同作用机制下显著缩短充热时间,熔化速率呈先增大后减小的趋势;减小螺距、增加肋高可缩短充热时间,但减少储热量;综合充热时间、储热量和平均热流密度分析,通过单因素优化获得无量纲螺距和肋高的参数组合为0.24和0.59,该结构下充热时长240min,平均热流密度1056W/m2。

锯齿螺旋翅片管束传热与阻力特性的研究进展

简要介绍了锯齿螺旋翅片管的发展历史和应用,以及其传热与阻力特性的研究现状,通过对已有相关研究成果的分析和比较,指出了存在的问题,并指出:今后应对其翅片表面温度的分布特性、结构与性能的优化、积灰特性以及析湿工况下的对流传热特性等进一步深入研究,以拓宽其应用领域并保证换热设备安全运行.