空气横掠波纹管束的流动与传热性能

The characteristics of pressure drop and heat transfer of air across the corrugated tubes with three values of row number were investigated experimentally by measuring the average heat transfer coefficients and friction factors. The results were compared with that of the corresponding same row number smooth tube bundles.The corresponding correlation for the Nusselt numbers and Euler numbers vs the Reynolds numbers for the corrugated tubes were obtained. It was found that the corrugated tube bundles will reach the developed state at a smaller row number compared with the smooth tube bundles. Within the range of Reynolds numbers of the present work, the heat transfer coefficients and the friction factors of the corrugated tube bundles were 13.6%-29.2% and 3.2%-60.0% higher than those of the smooth tube bundles respectively.

横掠管束非稳态周期性充分发展流动的数值模拟

以锅炉省煤器中的流动和换热为应用背景 ,分别采用稳态和非稳态的数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动进行了数值模拟 .结果表明 ,在Re大于 15 0到小于 10 0 0的范围内 ,横掠管束的周期性充分发展流动问题是非稳态的 .当采用稳态模型时 ,数值计算结果会随迭代次数的增加而振荡 ,得不到收敛的稳态解 .当采用非稳态模型计算时 ,对节距较小的情况 ,在管的后缘处得到对称的非稳态涡 ;对节距较大的情况 ,在管的后缘处得到周期性脱落的非对称涡 .

流体横掠方形微针肋阵列热沉的传热特性

本文以去离子水为冷却工质,对流体横向冲刷方形微针肋阵列热沉的传热特性进行了实验研究.结果表明流体横掠微针肋热沉具有优越的换热特性。实验得出,冷却液的雷诺数对热沉的换热性能影响显著;总热阻随着泵功的增大而降低;对流换热热阻在总热阻中所占比例较小,流体吸热焓变热阻成为影响热沉性能的主导因素.

茹卡乌斯卡斯横掠错排管束实验模型的数值模拟

茹卡乌斯卡斯实验关联式在换热器的设计中有着广泛的应用。针对茹卡乌斯卡斯研究流体横掠错排管束流动与换热特性的实验段为原型,经过适当的简化,建立三维模型,运用大型CFD软件Fluent对该模型内流体的流动与换热特性进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与公式计算结果进行对比,误差较小。通过考察特殊管排的局部换热特性,对模型壁面对换热的影响、末排管与中间管排的换热特性差异进行了分析;并将使用茹卡乌斯卡斯公式进行计算的误差与管排数的关系进行分析,在实际的设计计算中有一定的参考意义。

空气横掠顺列螺旋槽管和光管管束的传热特性

以横向管距、纵向管距以及管子的几何参数为研究对象,对顺列光管和螺旋槽管管束进行了横向冲刷换热及阻力试验研究,得出了换热和阻力关联式,为顺列布置的卧式螺旋槽管空气预热器的应用,尤其是为循环流化床锅炉的空气预热器提供了设计依据。

考虑局部非热平衡的流体层流横掠多孔介质中恒热流平板的传热分析

对流体层流横掠多孔介质中恒热流加热的平板,应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy流动模型和流体与多孔介质之间局部非热平衡理论建立守恒方程组,应用数量级分析和积分法,得出了速度边界层厚度、热边界层厚度、壁面黏性摩擦系数和对流传热系数、流体与多孔介质之间局部温差的计算公式。结果表明,速度边界层与光板时明显不同,其在平板前端迅速增长,之后越来越平坦,趋于一个恒定值;而热边界层则沿着流动方向不断增长,类似于光板时的情况;局部的表面对流传热系数在平板前端达最大值,之后逐渐减小,也类似于光板时的情况;多孔介质与流体间的局部温差在平板前端达最大值,之后呈现沿着流动方向逐渐减小的变化趋势。

层流中脉动气流横掠平板强化传热

引言换热器是各种工业部门最常见的通用热工设备,广泛应用于化工、能源、机械、交通、制冷及航空航天等各个领域,是工业过程不可缺少的重要设备,提高换热器的工作性能直接影响到各个工业部门的设备能耗和低品位能源的回收程度,

低真空压力下横掠圆柱体强制对流传热特性的实验研究

为了研究低真空状态下空气横掠圆柱体强制对流传热特性,搭建了速度、压力可控的变密度风洞实验台和数据采集系统,得出了压力变化对气体传热特性的影响规律。实验研究表明:气体横掠圆柱体强制对流传热随压力降低而衰减,压力越低,传热衰减越快;压力恒定时,传热随Re减小而减弱;气体流态属于连续流或滑移流时,压力变化对传热影响很小,可直接采用传统经验关联式计算,推荐Hilpert关联式;气体流态属于过渡流或自由分子流时,压力变化对传热影响很大,传统经验关联式已不再适用,需要修正。本实验不确定度小于4.5%,实验数据可靠,为工程实际应用提供了实验基础。

横掠管束周期性充分发展对流换热的混沌分析

本文利用混沌理论分析了横掠管束周期性充分发展对流换热的非稳定性问题,即通过速度U的时间序列的重构相空间计算出关联维数D2,并通过时间序列分析了该非线性动力系统的功率谱特性。分析结果表明,本文所研究的横掠管束周期性充分发展对流换热系统在所给出的控制参数Re=937.7下出现的非稳定性问题属于混沌现象。系统的整体状态可用奇怪吸引子来描述,当延迟时间选择为5,该时间序列的重构相空间的嵌入维数增至5时,该吸引子的分维数趋于定值1.63。

气体横掠单管强制对流换热的大涡模拟

应用大涡模拟与二阶全展开ETG有限元离散格式相结合的方法对气体横掠单管强制对流换热进行了数值模拟 ,分别计算了气体横掠圆管和方管时的温度场 ,得到了管壁平均换热系数 ,数值结果与实验关联式符合较好。同时还表明大涡模拟方法善于捕捉温度场以及流场涡系的时间演化过程 。

空气横掠沉没于多孔泡沫金属中错列管束的对流传热

对空气横掠沉没于多孔泡沫金属中正三角错列传热管束的对流传热进行了试验研究。结果显示,多孔泡沫金属使得流体的流动阻力明显增加,但阻力增加的倍数随Reynolds数的增大而减小;多孔泡沫金属对对流传热具有明显的强化作用,强化效果随Re的增大而减小。与横掠错列光管束相比,本试验范围内,流动阻力增加的最大倍数为12.727,最小倍数为10.109;对流传热的最大强化倍数为2.78,最小强化倍数为2.08。总结出了适合于试验范围的对流传热的气流量纲1阻力系数的表达式和传热计算关联式。综合强化对流传热及增加流动压降两方面可知,多孔泡沫金属较适合于流体较小流速的场合。

横掠管束周期性充分发展通道内流动与换热的非线性特性

横掠管束模型抽象于水利工程中的绕流柱体群或换热器中的绕流管束。引用周期性边界条件将模型简化,通过数值模拟技术考察了不同雷诺数下的流场和温度场。经过比较发现随着Re数的增大,流动由稳态转变为出现较大的涡,接着涡变小,随后又变大这样的一个循环过程。这是由于随着Re数的增大,惯性力、粘性力与不断生成的微小漩涡三者的共同作用导致。换热过程与流动密切相关。此外,研究了监测点处速度随时间的变化趋势。结果表明:流动呈现出非线性特性,随着Re数的增大,数值解从稳态过渡到周期性振荡最后发展为混沌的状态。

烟气横掠螺旋槽管的实验研究及其结构参数的优化

本文对3种不同结构参数的螺旋槽管进行了烟气横掠的单管换热头验,并同光管进行了对比。综合考虑换热性能、机械性能、灰粒磨损等多层因素,讨论了结构参数的优化问题。

流体层流横掠多孔介质中等温平板的对流换热积分解

对流体层流横掠多孔介质中等温平板的二维流动应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy模型和流体与多孔介质之间局部热平衡的传热理论建立质量方程、动量方程和能量方程,应用数量级分析的方法对方程组进行了简化,并应用积分法得出了边界层内流体的速度分布、温度分布、以及摩擦系数和对流换热系数的理论表达式。结果表明,多孔介质中平板表面的速度边界层厚度与光板时有明显的不同,其在平板前端迅速增长,尔后变得非常平坦并几乎不再增长;而热边界层厚度则和光板时类似,沿着流动方向不断地增长。

空气横掠圆管表面传热特性实验教学装置改进

对自建的空气横掠圆管表面传热特性实验装置中存在的不足进行了分析和改进,发现电加热管与换热圆管之间的空气间隙是造成实验结果不准确、实验操作效率低和电加热管频繁烧毁而维修成本高的关键因素。采用耐高温导热无机胶C2填充了空气间隙。结果表明,电加热管壁面温度大幅下降,安全性和使用寿命大幅提高;实验测得的传热系数式中的系数与推荐值的误差减小,并且实验达到稳态的时间缩短。

考虑局部非热平衡的流体层流横掠多孔介质中等温平板的边界层分析

在考虑流体和多孔介质之间瞬时局部非热平衡的前提下,对流体强迫层流横掠多孔介质中等温平板的二维流动应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy模型建立守恒方程组。对方程组进行数量级分析简化,应用积分法进行近似计算,得出了速度边界层厚度、热边界层厚度、壁面黏性摩擦系数和对流传热系数的计算公式。结果表明:在多孔介质中沿平板的速度边界层厚度与光板时明显不同,在平板前端迅速增长,随后逐渐变得平坦,趋于一个恒定值;而热边界层厚度则与光板时类似。

横掠螺旋翅片管管束对流换热的试验研究

本文在考虑影响气体横掠螺旋翅片管管束的对流换热的诸因素的基础上,使用两相闭式热虹管为传热元件,根据等雷诺数法的原则,通过试验及数据处理,对传热特性和阻力特性进行了分析和研究,并提出相应的数学准则式,这些公式可为设计提供依据。

空气横掠正方形排列管束的对流换热数值模拟

采用标准k-#模型和增强壁面函数法对空气横掠管束的强制对流换热进行数值模拟.采用SIMPLEC算法求解速度场和压力场的耦合,方程离散采用二阶迎风格式.计算得到的平均Nusselt数与现有文献中的实验关联式基本是吻合的.

用神经网络分析两相流横掠三角形柱体的信号

对气液两相横掠柱体旋涡脱落信号数据进行了三层小波分解,并提取第三层小波分解的8个重构信号的能量作为人工神经网络的输入特征向量,训练了人工BP神经网络,并应用该网络实现了气液两相绕流中含气率大小的定位.解决了用传统的傅里叶变换进行信号分析时所不能解决的问题,即当含气率过大时,无法从功率谱图上确定含气率的大小.试验范围内最大可确定的截面含气率可达35.9%.研究表明,小波分解的特征提取技术和人工神经网络的模式识别技术联合应用可以作为测量两相流组分的一种新方法,也可作为对大含气率气液两相流横掠柱体旋涡脱落的分析方法.

横掠翅片管束凝结换热的研究

翅片管束发生凝结换热对换热效果影响重大.选定含湿混合气体(温度75～94℃和水蒸气质量分数12%～20%),对该气体横掠翅片管束的凝结换热进行了实验研究.通过对实验数据的分析,得到混合气体进口温度、混合气体流速、不凝性气体质量分数对凝结换热过程的影响,并拟合得到凝结换热Nu数的准则关系式.