换热器螺旋管冷凝换热的数值模拟与实验研究

为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300 mm、螺距为19.52 mm、管道直径为9.52 mm的换热器螺旋管进行数值模拟,分析换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响。通过实验研究了不同参数对螺旋管内换热性能的影响,对数值模拟的准确性进行验证。实验结果表明:在不同流体流速时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%~11%,在不同饱和温度时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%~8%,说明数值模拟方法和结果是合理的。研究成果为螺旋管换热器的设计优化以及空调热水器一体机的节能损耗提供了一定的参考。

管内微尺度强化表面R32流动冷凝传热实验研究

为研究制冷剂R32在铝制人字纹管、涟漪纹管以及光滑管中冷凝换热和压降特性,本文通过高精度多工质蒸发冷凝实验台在R32质量流速为100~350 kg/(m^(2)·s),饱和温度为308、313、318 K,干度范围为0.2~0.8工况下,进行冷凝实验研究。实验结果表明:人字纹管的传热系数最高,涟漪纹管次之,光滑管最低。涟漪纹管的摩擦压降最高,人字纹管略高于光滑管,表面传热系数和摩擦压降随饱和温度的升高而减小,随质量流速的升高而增大。引入评价因子P EF评价换热管的换热性能:人字纹管的换热性能最好,P EF范围为2.07~2.72,涟漪纹管的P EF范围为0.68~0.90。在换热关联式的基础上进行改进,提出了适用于本次实验的换热关联式,改进后的关联式误差在±20%以内。

竖插翅片微通道换热器空气侧流动换热分析及参数优化

竖插翅片微通道换热器(VMX)具有良好的流动及换热性能和优异的排水性能,应用于空气源热泵可以适应较宽工况。本文使用CFD模型计算VMX在干工况下的空气侧流动换热,通过实验验证了模型误差小于20%;对比复合翅片的波纹和开窗的前后顺序及搭接方式,分析翅片间距、翅片长度、扁管间距和翅片厚度对换热器性能的影响,采用Taguchi方法寻找最优的参数组合。结果表明:相同泵功下前开窗后波纹逆接翅片的强化换热效果最好;以综合指标P_(ec)作为VMX的性能评价参数时,扁管间距和翅片长度是主要影响因素;在实际可选的参数范围内,翅片间距1.8 mm、翅片长度25.6 mm、扁管间距12.0 mm、翅片厚度0.12 mm的参数组合可使换热器性能最佳。

水平管内过热水蒸气冷凝换热特性的试验研究

为了研究管内过热水蒸气的冷凝换热特性及影响因素,以控制计算结果和实际结果的偏差。以玻璃管为套管中内管,亚克力管为外管,在水蒸气入口流速为0.50~3.00 m/s,水蒸气入口过热度为10~50℃,风速为10~25 m/s的条件下,对可视化水平套管内过热水蒸气的冷凝换热特性进行试验研究。研究结果表明:流速加快,过热蒸气冷凝换热系数会增大;入口过热度升高,换热系数会随之减小;风速增加,在水蒸气流速较低时过热水蒸气换热系数会减小,而水蒸气流速较高时过热水蒸气换热系数则会增加。试验拟合的关系式误差为-15%~15%,对过热水蒸气的换热情况有较好的预测能力。

板式换热器中蒸汽凝结换热特性

在板式换热器的蒸汽凝结换热试验台上进行了实验研究，获取蒸汽完全凝结和部分凝结两种典型工况下的换热和压降特性．且就板式换热器中蒸汽凝结过程的换热进行分析和处理，得到了一个在板片槽道中蒸汽凝结换热系数关联式．并推荐用于板式换热器的蒸汽凝结换热系数的计算．

管壳式冷凝器内低螺纹管的凝结传热模型

以蒸气在垂直壁面和水平圆管上的凝结传热特性为基础 ,建立了蒸汽在基管、翅片及翅顶上的凝结传热模型 .对影响低螺纹管传热的结构参数翅片间距、翅片夹角以及当量翅高进行了计算分析 ,进而建立了低螺纹管管簇的凝结传热模型 ,得出了低螺纹管管簇的平均冷凝传热系数与管排数和管列数之间的关系式 .

空冷凝汽器积灰对机组出力影响的计算分析

富煤缺水地区空冷机组装机容量不断增加,而空冷凝汽器的积灰决定着机组能否安全高效运行,为此有必要研究积灰厚度与机组出力的关系。利用传热学以及换热器原理对积灰前后的换热系数进行推导计算,并根据某电厂330 MW机组的实际数据,给出传热系数随积灰厚度的变化关系,进而给出机组背压随积灰厚度的变化关系,最终得出积灰厚度对机组出力的影响程度。研究结果表明,对于330 MW机组,空冷凝汽器积灰1 mm时,机组出力会减少1.4%。

地源热泵供热水-空调冷热联供综合系统的实验研究

介绍了作者自主设计实施的地源热泵热水-空调冷热联供系统,运用单因素方法,研究地埋管总深度、地埋管及空调的循环介质流量等对热泵系统运行特性的影响,提出土壤源制热水和冷热联供两种工况下的合理运行方式。研究结果表明土壤源制热水间歇运行时既满足生活热水需求,又避免土壤源长期过度取热;夏季采用空调冷凝热为建筑制冷的同时制取生活热水,机组综合能效比达1:7以上,使热水系统全年运行成本大大降低。

R290水冷式冷凝器的设计与实验

针对R290的性能特点,设计了R290/CO2复叠式制冷循环的R290水冷式冷凝器;并在R290/CO2复叠式制冷循环实验台上进行实验,得到R290出口温度,冷却水出口温度及冷却水进出口温度差随冷却水流量和冷却水进口温度的变化关系,通过计算得到了R290和冷却水的对流换热系数随冷却水流量与冷却水进口温度的变化关系,得出了R290的对流换热系数对R290冷凝器换热性能影响较大,应加强R290侧的换热。

双排管直接空冷换热元件性能试验研究

空冷凝汽器散热器的结构是影响其性能的关键。对此,以2个不同结构尺寸的双排管直接空冷换热元件(换热元件)为例,对其热力性能进行试验研究。结果表明:随着迎面风速的增加,换热元件的传热系数及空气阻力均逐渐增大,其中传热系数的增加幅度逐渐减小,空气阻力的增加幅度逐渐增大;当迎面风速小于2m/s时,2个换热元件的换热系数基本相同;当迎面风速大于2m/s时,翅片尺寸较小的换热元件的传热系数明显大于翅片尺寸较大的换热元件,且随着迎面风速的增大,两者的差别逐渐增大;实际工程中,应对迎面风速、翅片尺寸及翅化比进行优化,以提高空冷凝汽器的热力性能。

普通型板式热交换器中的水蒸汽凝结放热

通过试验研究确认了将普通型板式热交换器用于水—水蒸汽凝结放热具有显著节能效果。分析了在板式热交换器中,在水蒸汽的高速流动下水蒸汽凝结换热系数与蒸汽流速、蒸汽压力、冷凝温差之间关系,获得了求解凝结换热系数的关联式,也分析了顺、逆流对压降及水蒸汽凝结放热系数的影响。

滴状冷凝强化传热管制备及性能研究

采用涂覆-热处理法制备了二甲基硅油膜、硅橡胶膜、纳米白炭黑-硅橡胶膜滴状冷凝强化传热管。研究了二甲基硅油、107硅橡胶、纳米Si O2在铸膜液中浓度对热通量、总传热系数、冷凝传热系数及表面传热温差等的影响,并用傅里叶红外光谱和接触角对本实验所制备的传热管表面进行了分析。结果表明：实验所制得的4种类型的传热管均可以实现滴状冷凝现象;与相应的膜状冷凝相比,纳米白炭黑-硅橡胶膜的冷凝传热系数提高了3.1~3.3倍,传热效果最好;二甲基硅油膜强化传热管的传热效果次之,与相应的膜状冷凝相比,其冷凝传热系数提高了1.9~2.1倍;两种膜的表面温差分别约为相应膜状冷凝的1.3~1.4倍和1.2~1.3倍。

螺纹槽管用于强化冷凝的实验研究

设计了一套强化冷凝实验系统．并对不同节距、不同槽深的螺纹槽管进行了实验研究．得出结论：合理地选择节距和槽深．可较大幅度提高换热系数。

真空状态下不锈钢管束的凝结试验研究

对不同真空和循环水雷诺数下,经过表面改性处理的不锈钢管束与普通不锈钢管束的换热性能进行对比试验,结果表明,经过表面改性处理的不锈钢管束能促进珠状凝结的实现,其汽侧凝结换热系数可以提高1～2倍,总体换热系数可以提高50%以上。试验的真空范围满足电厂凝汽器的真空范围,因此处理过的不锈钢管束可以应用于火电厂。

水平管束冷凝换热设计计算问题讨论

针对大型水平管束冷凝换热设计计算,对水平管束膜状冷凝换热系数典型公式进行了对比分析;结合管束结构及冷凝液膜流动行为,阐明了相关公式的适用条件、计算结果差异及原因。然后通过工程实例计算对比和壳程蒸汽流动模拟进一步表明,现有相关公式因未能充分考虑冷凝加热器中蒸汽流动的多方向性及其对冷凝液膜的扰动,其换热系数计算值明显低于实际;并针对大型水平管束冷凝换热工程计算模型的完善,对进一步的研究工作提出了建议。

R134a在螺纹管内冷凝换热及压降特性

为了研究冷凝温度和管径对3种内螺纹管内制冷剂R134a流动换热系数和压降的影响,对3根不同管径的内螺纹管(6.35,7.00和8.00 mm)在不同冷凝温度下(35,40和45℃)进行了冷凝实验。探究了冷凝温度、螺纹管直径和质流密度对换热特性及压降的影响。实验结果表明:冷凝温度越低,制冷剂侧传热系数越高,压降也越大。6.35 mm管的制冷剂侧传热系数最大,压降也最大,但单位压降冷凝传热系数μ(μ=h_r/ΔP)最高,综合性能最佳。

相变换热器中蒸汽冷凝数值研究

为了改善相变换热器的传热性能,使用Fluent软件分别对水蒸气和空气-水蒸气在竖直平板上的冷凝换热进行数值模拟。气液两相流采用VOF模型,水蒸气冷凝的相变模型采用Knudsen相变系数模型,水蒸气在空气中的扩散采用组分运输模型。研究了进口速度、空气质量分数对冷凝换热的影响,结果表明:当水蒸气中混入空气时,严重影响了冷凝换热性能;换热系数随空气质量分数的增加而降低,同时液膜厚度也减薄,当空气质量分数为0. 1时,换热系数降低了42. 1%,冷凝液量降低了25. 5%;提高流速,可有效提高换热系数,湍流状态下为层流状态下的3倍左右,但冷凝量却无明显变化。

FSRU中印刷电路板式换热器换热性能的试验研究

海上LNG浮式储存与再气化装置(FSRU)兼具成本和灵活性上的优势,是全球通用型LNG进口一站式解决方案,而基于印刷电路板式换热器(PCHE)的FSRU气化技术研究则是突破该装置模块核心技术的焦点。为了给后续开展的基于天然气侧/丙烷侧、超临界低温介质侧/乙二醇侧再气化流程PCHE相关试验研究提供理论与试验基础,系统介绍了国外两种适用于FSRU中液化天然气再气化的流程及典型参数,选择了以丙烷为中间流体的再气化流程,建立了超临界压力低温介质——丙烷试验台,研究了氮侧和丙烷侧在PCHE中的,首次获得了两者在PCHE中的试验数据,基于面积权重提出了多相态换热器表观总传热系数的评价指标,并将以丙烷为中间流体的PCHE的表观传热系数和试验传热系数进行了对比。研究结果表明:①开展PCHE的热力性能研究是实现FSRU关键换热设备国产化的基本途径;②PCHE中超临界低温流体流量对总传热系数的影响规律为随着超临界低温流体流量的增加,总传热系数值不断升高;③以丙烷为中间流体的PCHE的表观传热系数和试验传热系数的偏差在6%以内,由此验证了PCHE设计方法的正确性。

300MW机组提高凝汽器运行真空的措施

凝汽器真空值的高低与汽轮机组的安全性和经济性密切相关。通过对扬州发电有限公司7号300 MW机组运行真空低的原因分析,认为影响该机组真空低的主要因素是凝汽器总体换热系数偏小、冷却水流量偏低及抽气系统工作不正常等。对此,提出了提高真空的有效途径及解决方法,如循环水泵改造、凝汽器冷却管除垢等。通过实施改造,使机组运行真空提高约4 kPa。

PVDF中空纤维换热管超疏水表面强化蒸气滴状冷凝传热

为了提高塑料换热管的传热性能,通过两步涂覆法制备了具有超疏水表面的复合塑料换热管。首先采用多孔PVDF中空纤维膜为支撑层,以导热材料纳米ZnO填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)为皮层,制备了具有致密外表皮层的复合塑料换热管。其次为了强化蒸气的滴状冷凝传热,通过考察正硅酸乙酯含量,氨水含量等条件的影响,制备出了具有超疏水表面的PVDF复合塑料换热管。结果表明,所制备的换热管表面接触角可达154°,与熔融法及NIPS法制备的换热管相比,总传热系数可提高85.3%～147.3%。