管束排列方式对矩形翅片椭圆管束性能的影响

采用标准k-ε模型,对错排和错列两种排列方式在不同管间距下共24种结构进行了计算分析,发现错列结构的换热性能和综合性能均优于错排结构.错排结构性能跟横向管间距关系较大,而错列结构的性能对管间距并不敏感.通过对两种结构的流场、温度场特征分析,发现错列结构类似于圆管换热器中的叉排,错列结构在强化翅片换热的同时也强化了管子的换热,该结构具有较大的管束进口压力损失是造成其空气侧总压降大于错排结构的主要原因.

流体绕流椭圆管束流阻特性的数值模拟

利用ANSYSFLOTRAN模块,对流体绕流顺排椭圆管束流动特性进行了数值模拟。讨论横向节距及管束排数的变化对阻力特性的影响,给出了阻力系数随横向节距和管束排数变化的分布规律。模拟结果与实验结果对比表明,流体绕流顺排椭圆管束的流动阻力模拟值与实验值相对误差在8%以内,随雷诺数的增大呈下降趋势分布,小节距排列方式其流动阻力明显小于大节距排列。随管束排数的增加,阻力系数迅速下降,当管束排数大于8后,则不再有明显变化。

顺排椭圆管束的对流换热及流阻特性

对空气横掠顺排椭圆管束的换热及流阻特性进行了实验研究。讨论了放热系数沿管束纵向及横向的分布规律以及平均阻力系数随管束总排数的变化关系。给出了计算顺排椭圆管束放热系数及阻力的实验关联式。实验结果表明，顺排椭圆管束的管外放热系数略低于相应的叉排椭圆管束及圆管管束，但前者的阻力却比后两者低得多。

基于椭圆管束菱形受热面的流动与传热性能分析

圆形管束菱形受热面在流动与传热方面表现出传热能力强、流动阻力大、吹灰方便等特点。以此为基础,提出了一种基于椭圆管束的菱形受热面。椭圆管束菱形受热面保持了圆形管束菱形受热面传热能力强和吹灰方便的特点,同时显著降低了烟气侧流动阻力。采用数值模拟方法,分析了叉排椭圆管束不同迎风角下的流动传热特性,与叉排圆形管束进行了对比,给出了各特征参数随Reynolds数的变化规律。模拟结果表明,迎风角为0°的叉排椭圆管束菱形受热面较圆形管束传热效果好,流动阻力小,综合性能高。

椭圆管束对流换热性能的数值模拟研究

运用计算流体力学（CFD）FLUENT 软件，对水横掠叉排椭圆管束时管外流动和换热性能进行了二维数值模拟。结果表明，增加纵向或横向管间距，管束尾部的漩涡数量和大小都会有所增加，换热性能降低；纵向或横向管间距的减小，都会对尾部漩涡产生抑制作用，使换热性能提高。来流速度的增加会使管束换热效果增强。综合考虑管束换热性能以及阻力因素，纵向管间距与管束特征尺度的比值为3．0-3．5、横向管间距与管束特征尺度的比值为1．75，来流速度为4m／s 时，可以实现低压损的情况下换热效果的显著提升。

矩形翅片椭圆换热管束性能

采用标准k-ε模型,就管排数和翅片间距等因素对矩形翅片椭圆换热管束流动换热性能的影响进行分析.得到管束各排翅片表面平均换热系数分布规律,并给出j因子和f因子与管排数的关系.结果表明:翅片间距主要通过阻力对管束性能产生影响,当翅片间距小于2.5 mm时,管束空气侧阻力对风速的敏感性显著增加;可以通过采用高导热系数翅片材料的方法来提升管束性能.

管间距对矩形翅片椭圆管换热管束性能的影响

采用标准k-ε模型,就横向管间距和纵向管间距对矩形翅片椭圆管换热管束流动换热性能的影响进行分析.研究发现:横向管间距是主要影响因素,纵向管间距的影响较小;横向管间距越大,等压降约束条件下的综合性能越差;扰流孔的存在强化横向管间距和纵向管间距的作用,开设扰流孔使得管束综合性能有所下降.

用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束管间传递现象

研究了用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束管间纵向动量与热量传递现象。选择了四边形和三角形排列这两种规则排列管束中的两根纤维管和管间流体为研究对象,建立控制管间纵向流体流动与传热过程的偏微分方程,并采用贴体坐标转换法对控制方程进行有限容积离散与求解,获得了计算单元内的阻力系数和Nusselt数,分析了流道内局部Nusselt数的变化特征以及纤维管排布(三角形和四边形排列)、管径比、椭圆半轴比以及壁面边界条件(等壁温或等热通量边界)的影响。研究结果可为用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束的结构设计和性能评价提供基本理论及数据基础。

绕椭圆柱管束的流动与传热特性

椭圆柱管束换热器在工业领域中得到广泛的应用。采用一种简单合理的自由表面模型深入研究了流体绕流椭圆柱管束的流动与传热问题。通过适体坐标转换方法在非规则流道截面上求解出动量与热量传递控制方程,获得了等壁温条件下的流道内的阻力系数和努塞尔数等准则数,并且和文献值进行了对比。文献值和模拟值之间的最大绝对误差小于3.5%,表明所建立的数学模型是正确的。利用所建立的数学模型分析了流动方向、椭圆柱横截面形状、管束结构参数以及壁面边界条件对绕流椭圆柱管束的流动与传热特性的影响。获得了等壁温和等热流密度条件下的阻力系数和平均努塞尔数。这些准则数为椭圆柱管束的设计和优化提供理论指导。

水平矩形翅片椭圆管束的自然对流放热实验研究

本文对狭窄矩形槽道内水平矩形翅片管束的自然对流放热进行了实验研究，揭示了矩形翅片和张力绕片椭圆管束的放热强度与板间距ｄ、管间距Ｓ１、Ｓ２及空气流通截面比ε等之间的关系，并整理出有关曲线和经验公式；对散热器的设计和改进有一定的实用价值。

椭圆螺旋管束换热器的试验开发

通过改变换热器的结构形式和流程,设计了一种椭圆螺旋管束换热器,理论分析了该换热器传热效率提高的原因。试验测试的结果表明,椭圆螺旋管束换热器总传热系数高于普通换热器的总传热系数,且加工成本降低,换热器体积减小,是换热器发展的一个新方向。

无翅片椭圆不锈钢波纹管管束空气冷却器的研究

空气冷却器采用无翅片椭圆不锈钢波纹管管束替代传统的翅片管管束 ,是空气冷却器设计制造的技术革新。实验数据证明 ,此项发明专利技术基本成熟 ,可使空气冷却器的耐久性、可靠性、耐腐蚀性、耐污染性等各项性能指标有大幅度提高 。

基于FLUENT软件矿井空气加热器管束流场对比分析

使用Fluent软件对煤矿矿井加热器的圆管和椭圆管的三种管束的流场进行了模拟,得出了速度分布云图和速度矢量图,在此基础上,对管束的对流换热进行了分析。结果表明在相同的通流面积下,椭圆管束的流场比圆管的更均匀,涡流区更小,流阻低,对流换热效果更好,为加热器的优化设计提供了参考。

H型翅片椭圆管壁面磨损特性的数值模拟

为确定H型翅片椭圆管的修复周期,本文使用离散相模型(DPM)对烟气冲蚀H型翅片椭圆管进行三维数值模拟,得到壁面的磨损特性,并研究了长短轴之比、翅片厚度、翅片节距对主管壁面及翅片壁面的磨损规律。结果表明:主管壁面和翅片磨损率都随着长短轴之比和翅片节距的增加而不断下降,翅片壁面的磨损率随着翅片厚度的增加而不断上升。通过改变翅片间距,能使基管壁面磨损率下降46%;通过改变翅片厚度,能将翅片壁面磨损率增大212%。

Heat transfer simulation of annular elliptical fin-and-tube heat exchanger by transition SST model

In this study,thermo-fluid characteristics of elliptical annular finned tube heat exchanger were numerically studied in detail.Transition SST model was utilized to simulate turbulent flow.Effects of air velocities,horizontal to vertical fin diameter ratios,and fin densities were examined in detail.The simulations indicate superior performance of elliptical fin layout.It was shown that pressure drop of annular elliptical fin can be only one half of that of a circular annular fin while containing comparable heat transfer performance.The vertical elliptical annular fin may even contain a higher heat transfer performance over circular fin.Correlations are proposed to estimate the Nu number and pressure drop based on the annular circular fin.The maximum deviations between the proposed correlations and simulations regarding pressure drop and heat transfer coefficient are 5.6%and 3.2%,respectively.For further elaboration of the superiority of the elliptical layout from the second law perspective,normalized entropy generation was also studied.In all cases,the entropy generation rate in circular fin was higher than that of an elliptical fin.

圆形基管位置对于H型椭圆管翅片管束传热和流动特性影响

基于FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型对H型椭圆翅片管束的传热与流动进行数值模拟,分析圆形基管位置对H型椭圆翅片管束的传热和流动的影响。结果表明:圆形基管位置往后移,翅片管束Nu减小,圆形基管处于第一排时,管束传热明显优于后三排位置,其Nu相较于第四排B4型翅片管束的Nu高16%,全椭圆基管A型翅片管束的Nu高15%。圆形基管位置后移,翅片管束f越小,但差别较小。在综合热力性能方面,圆形基管处于第一排时,管束表现最优。

矩形翅片椭圆管换热器熵产分析及结构优化

针对矩形翅片椭圆管换热器的三种排列方式,用计算流体力学(CFD)方法,采用标准k-ε湍流模型和增强型壁面函数法得到换热器流动换热数据,在此基础上采用热力学第二定律的熵产分析法,对不同管束排列方式及各结构参数下的换热器熵产进行分析。用田口法,得到不同排列方式各结构因素对熵产的贡献率,并给出错排和错列结构的具有最小熵产的优化结构参数组合。发现错列结构不可逆损失最小,而顺排结构损失最大。横向管间距是错排结构熵产的重要影响因素,而对于错列结构,横向管间距在压力熵产中起主导作用。

不同纵向涡发生器流动传热的数值模拟

利用三维数值模拟的方法对带有3种异形纵向涡发生器的H型翅片椭圆管换热器的空气侧流动传热特性进行研究。基于H型翅片椭圆管束,讨论了在不同雷诺数下,纵向涡发生器的摆放位置、摆放攻角和形状对空气侧流动传热的影响。研究表明：纵向涡发生器能够将高能量的流体引向流速较低的壁面区域,使冷热流体之间的混合加剧,增强流体的湍流动能,进而达到强化传热的效果;与无纵向涡发生器的管束相比,带纵向涡发生器管束的传热效果有明显的提高;当纵向涡发生器后置时,换热器的传热效果最优;在雷诺数相同,攻角为30°时,流体的传热性能和阻力特性均达到最优;相同攻角摆放时,椭圆角矩形发生器的传热性能和阻力因子均优于其他两种形式的发生器。研究结果为烟气余热回收系统换热器传热性能强化提供理论依据。