一次表面热交换器动态特性的数值模拟

根据一次表面热交换器(PSHE)的结构和流动特点,利用能量守恒定律,导出它的瞬态温度变化物理模型和数学方程式.研究工作流体温度和流量发生阶跃变化时PSHE出口温度的响应特性,分析指出一次表面换热器板片各几何参数以及通道形状对其温度响应特性的影响次序是板片厚度δ最强,宽度W和数目n次之,波纹通道形状最弱.比较研究表明,由于PSHE的固体壁面时间常数远小于板翅式和管壳式换热器,因此这种轻质结构换热器的响应特性明显优于常规热交换器,非常适用于那些要求工况经常变动、能够提供的场地和空间又十分有限的化工联合装置.

一次表面回热器的流动和传热研究

对一次表面回热器的流动和传热特性进行了试验研究和理论评价,获得了有工程价值的k-u和f-u试验曲线以及经验计算公式。指出对于当量直径为1mm左右的一次表面回热器不宜采用工业级通道而应使用微小通道的准则式,才能较为准确地评估其热性能。对比分析一次表面回热器的明显优点:质量轻,紧凑性好,传热效率高,占地面积和占用空间小以及热响应快,具有管壳式、板翅式等传统换热器无法比拟的性能和价格优势。

船用燃气轮机一次表面回热器的设计分析

提出了一种新型紧凑式回热器———一次表面回热器(PSR)的设计技术。结合船用ICR燃气轮机一次表面回热器的研发,简述PSR的结构特点及其设计计算的理论依据,并给出了设计算例。研究表明,一次表面回热器具有极高的紧凑性和卓越的换热性能,因而这种先进的热交换装置必将替代那些常规的热交换器,在船用动力装置及先进热工程设施中发挥重要作用。

一次表面回热器通道流动阻力与传热增强因子的确定

基于一次表面回热器(PSR)通道的独特构型,提出可以引入增强因子fξ和fk的概念来直观描述PSR通道的复杂流动和传热特点。对典型50 kW微型燃机20∶1 PSR缩比实验件的流动和传热特性进行了测定。根据这种先进热交换器固有的结构和流动特点——冷、热通道的湿边周长lc=lh,冷、热通道的质量流量Gc≈Gh以及流动Reh≈Rec,获得层流下PSR的fξ和fk随流动Re变化的经验计算式。联立增强因子fξ和fk以及已有的小当量直径de≈1 mm通道层流阻力和换热关系式,可以方便地计算PSR的流动和对流换热规律,进而获得PSR的传热系数k,最后快捷完成新型间壁式PSR的热设计分析工作。

一次表面热交换器的优化设计分析

根据一次表面热交换器(PSHE)的结构特点和流动传热规律,应用优化理论建立以结构质量、传热系数和压力损失为目标函数,以流道几何尺寸和流速为独立设计变量的PSHE多目标优化设计模型,利用线性加权和法将多目标向量极值问题转化为单目标标量极值问题,编程求解该优化数学模型.算例表明,优化设计分析方法可以避免板片几何尺寸选取的主观因素,获得最优性能的最佳设计.寻优分析有助于获得先进紧凑的一次表面换热器部件和高效的热动、化工联合装置.

微型燃机一次表面回热器全程通道三维数值模拟

基于层流假设,对微型燃机一次表面回热器(PSR)波纹状全程通道的换热特性和压力损失进行了三维数值模拟计算,并将模拟结果与经验公式计算结果进行了比较.数值模拟结果表明,一次表面回热器的换热特性和压力损失值与雷诺数及波纹的结构尺寸有关.换热特性随着雷诺数的增加、通道宽高比的减小而逐渐增强,阻力损失则随着雷诺数、通道宽高比的增加而明显增大.当回热器部分流量工作时,回热度升高.

一次表面换热器的场协同分析

在微型燃气轮机高效紧凑式回热器关键技术研究背景下,对具有正弦形波纹通道的一次表面换热器开展了传热与流动的数值模拟,并重点针对换热器不同的流动交错角(θ)和宽高比(P/H)做了场协同问题的计算和分析.数值计算表明,场协同原理同样可以指导一次表面换热器的换热强化,并指明未来结构优化的方向.

复式波纹板型一次表面回热器传热及阻力特性的研究

采用单吹瞬变法对自行设计的3种CU型一次表面回热器的传热与阻力特性进行了试验研究．建立了数学模型，由数值解求得流体的出口温度与时间及传热单元数NTU间的函数关系．通过配比，获得了换热表面在测定工况下的NTU值．在紧凑式回热器常用的Re=200～800范围内，获得3种CU表面的j因子和f因子的试验关联式．换热面当量直径仅为1．35～1．48mm，属微小尺度，交错角为52．5°～67．5°．采用综合评价因子j／f对3种表面的性能进行了分析，结果表明1号试件表面具有较佳的性能．经误差分析，所提供的实验关联式的拟合误差不大于16％，具有足够的工程精度．

一次表面回热器动态特性的数值模拟与实验研究

对一次表面回热器(Primary Surface Recuperator,PSR)流量阶跃变化时的动态特性进行了数值分析和实验研究。根据能量守恒原理和一次表面回热器(PSR)的结构特点,导出回热器冷热流体和固体间壁非稳态温度变化的微分方程式,研究流体流量发生阶跃变化时PSR的响应时间。在冷热空气进口参数和换热量相同的条件下,当冷热侧流量分别增加为原来3倍的情况下,PSR的响应时间只有管壳式换热器的1/8,板翅式的1/3。数值分析结果与实验结果相符。由于PSR的固体壁面时间常数远小于板翅式和管壳式回热器,因此这种轻重量结构的先进回热器响应特性明显优于常规回热器。

一次表面回热器瞬态响应特性的数值分析

基于能量守恒原理,根据一次表面回热器(PSR)的结构、流动特点,导出它的瞬态温度变化物理模型和数学方程式。研究温度和流量发生阶跃变化时PSR的响应特性,还分析了PSR波纹板片的数目n、波纹板片的长度L、宽度W和厚度等各几何参数以及波纹通道的形状对温度响应时间的影响。比较研究表明,由于PSR的固体壁面时间常数远小于板翅式和管壳式换热器。因此,这种轻重结构的换热器响应特性明显优于常规热交换器,非常适用于那些要求机动多变、灵敏反应的舰船燃气轮机或车用内燃机等动力装置。

CC型一次表面传热与阻力特性试验研究

介绍了一次表面的发展及目前国内外研究的状况,采用单吹瞬变法对自行设计的3种CC（Cross Corrugated）型一次表面进行传热与阻力特性的试验研究。建立了数学模型,由数值解求得流体的出口温度与时间及传热单元数NTU间的函数关系。通过配比,获得了换热表面在测定工况下的NTU值。首次获得该3种CC表面的j和f的试验关联式。j因子和f因子均随Re的增加而逐渐下降,符合紧凑表面传热性能和阻力性能的一般规律。经误差分析,所提供的试验关联式的拟合误差不大于15%,具有足够的工程精度。关联式的使用条件是Re=120~800,换热面当量直径为1.2~1.4 mm,交错角45~75°。采用综合评价因子j/f对3种表面的性能进行了分析,结果表明,宽高比较大的型面具有较佳的综合性能。所得数据还与国内外其他学者的数值模拟结果进行了比较,试验数据与数值模拟的结果基本符合。

一次表面回热器进气结构对物流分配性能的影响

不合理的进气结构造成一次表面回热器(PSR)内部物流分配不均匀,影响回热器内部流体的流动和传热效果。本文提出了具有导流片的进气结构,并在尽可能地保证出口截面速度均匀分布的前提上,开展了不同进气结构对回热器芯体入口物流分配影响的研究。结果表明,在所研究的雷诺数范围内,改进后的进气结构中各通道出口截面速度的最大波动只有14%左右,物流分配已趋于均匀。为低雷诺数的物流分配研究提供了有效途径。

一次表面整体回热器传热和流动性能数值研究新方法

本文建立了一种带壁厚多层全通道新模型,用于流动交错角θ为0°和60°的一次表面回热器(PSR),在相同传热量的情况下进行传热和流动的数值分析和比较。结果发现在保持相同壁面温度条件下,流动交错角为60°和0°模型沿程的压降△P,阻力系数f,以及对流换热系数h的相应比值基本保持不变。以此比值作为修正系数,在θ=0°全通道经验计算结果的基础上,对交错角为60°的PSR进行整体的传热和流动性能预测分析。

3D打印一次表面换热器流动换热性能试验研究

为了研究一次表面换热器的叉流角度和流体流动通道大小对其换热能力及热气压力损失的影响,对不同结构形式的一次表面换热器在各设计工况下的流动及换热特性进行分析,针对3种叉流角度(15°、30°和45°)的大通道和2个小通道(0°和30°)一次表面换热器开展其流动换热性能的试验,试验热气入口温度分别为60、80、100和120℃,热气流量分别为30、40、60和80 kg/h。试验结果表明:不论大、小通道换热器,叉流角度越大,换热器的换热能力越强,热气压降呈递增的趋势;叉流角度同为30°时,小通道换热器的换热能力强于大通道换热器的,但热气压降较大;通道大小对一次换热器流动和换热的影响强于叉流角度对其的影响。借助试验结果对不同叉流角度的一次表面换热器给出热气压降的试验拟合公式,总结了通道大小与换热系数的关系。

燃气轮机一次表面换热器换热性能计算分析

针对直通道逆流型和45°叉流型两种结构形式的、适用于燃气轮机的一次表面换热器在大雷诺数工况下的流动换热特性,开展了数值模拟研究。将直通道逆流型换热器的数值计算结果与换热器校核计算结果进行了比对,发现两者结果较为吻合。同时还对比分析了两种结构形式对一次表面换热器流动换热性能的影响。结果表明,由于波纹板呈45°交替放置,45°叉流换热器内部流动复杂,局部存在明显的涡流强化换热,气体流动通道内的速度、温度分布极不均匀;此外,45°叉流换热器的换热性能强于直通道逆流换热器,但其冷热两侧压降也大幅增大。通过分析换热器的内部流动换热特点和主要性能参数,为一次表面换热器芯体优化设计提供了依据。

一次表面回热器全程通道流动和传热分析

由于一次表面回热器全程通道流动与换热的复杂性,很难利用数值分析的方法确定传热系数,也给回热器的设计计算带来很大的困难。本文通过分析对比0°、60°和120°一次表面回热器换热单元的传热流动特性,提出了针对单元体与全程通道回热器之间换热流动关系的修正系数。并基于0°全程通道数值模拟结果,采用该修正系数完成了60°、120°全程通道回热器流动换热特性。

丁卡因一次滴眼表面麻醉法测量眼压的临床观察

目的 探讨 1%丁卡因滴眼液采用一次滴眼表面麻醉法测量眼压的效果。方法 采用压陷式眼压计测量眼压 ,按随机方法将 2 0 0例患者分成两组 ,每组 10 0例 ( 2 0 0眼 ) ,观察组采用一次滴眼表面麻醉法 ,表面麻醉 5min后测量 ,对照组采用传统的多次滴眼表面麻醉法 ,15min后测量 ,观察两组表面麻醉效果及并发症情况。结果 两组表面麻醉效果满意。两组并发症经 χ2检验 ,χ2 =7.5 72 ,P <0 .0 1,有显著性差异。结论 一次滴眼表面麻醉法测量眼压效果满意 ,减少并发症 ,优于传统多次滴眼表面麻醉法。

紧凑型回热器型面换热及阻力特性研究

采用瞬变测试方法,对5种用于微型燃气轮机中具有高紧凑度的板翅式及一次表面回热器型面的换热特性和阻力特性进行了实验研究,获得了换热表面传热因子j和摩擦因子f的关联式,并对所得到的结果进行了分析和比较.

水在波纹板间结冰过程的数值模拟

在空调新风机组中采用空气-水板式换热器代替翅片管式换热器,可防止我国三北地区由于采暖初期与末期热媒的温度偏低,翅片管式换热器加热0℃以下的空气时易结冰,影响正常工作的现象发生.空气-水波纹板式换热器利用波纹板片之间形成三维复杂流道,流体以较小的流速在其间流动就可形成湍流,湍流的形成带来剧烈的能量掺混可有效防止冰层在波纹表面的形成.利用FLUENT软件Solidification/Melting模型分别模拟了静态水与动态水在波纹板间的三维结冰过程,揭示了波纹板式换热器的波纹板片流道结构形式可有效防止流水结冰现象的发生,为相关产品的开发与优化提供依据.

三种通道形面下PSR热性能的比较分析

以3 7MW燃气轮机为背景,根据已有的微小通道试验数据和理论,对椭圆、正弦波和抛物线三种形面波纹通道的PSR热性能作了对比计算和分析。结果表明,在同样波高2b及波宽2a时,上述三种形面中的正弦波形通道相对具有较大的传热效果和可以接受的压降损失。影响PSR热性能的重要因素不是几何形状而可能是几何尺寸,这对PSR通道形面的设计及其优化目标函数的认定有重要价值。