横纹管的传热与流体力学特性研究

横纹管是70年代中期出现的一种高效换热元件.它加工简单,制造成本低廉,可在泵功率消耗不增加的情况下,显著地强化管内流体的传热效果.因此,在化工、石油化工、动力及海水淡化等行业中引起了广泛的重视并越来越多地应用于工业.

结构对横纹管综合性能影响的研究

对多种结构的横纹管管内速度场和温度场进行了数值模拟,按场协同原理分析了其中3种横纹管管内湍流换热情况。考虑不同管型的流动阻力差异,对其换热能力进行了综合评价比较,从而得出最佳管型。分析结果表明：在入口流速为0.5~3 m/s的范围内,最佳管型的综合换热能力是常用横纹管的1.3倍左右。

高效换热元件——横纹管

本文综述了高效换热元件——横纹管的基础研究、工业应用和制造技术的进展概况,同时介绍了横纹管对有相变(包括两相流)、无相变传热强化机制和流体力学特性以及抗垢性能的影响。

横纹管强化传热实验研究与机制分析

通过实验方法测试了横纹管和光管的传热与阻力性能,拟合出了所测的参数范围内横纹管和光管传热和阻力实验关联式。为了研究横纹管结构对管内平均传热系数的影响,探讨了其强化传热机制,采用数值模拟的方法比较了对强化传热起关键作用的湍流强度、热边界层厚度、协同角及局部努谢尔数Nu的变化规律。分析结果表明,横纹管传热性能优于光管的原因在于边界层薄且扰动强,而且横纹管强有较好的场协同作用,全场速度和温度梯度之间的平均夹角减小。

横纹管强化吸收器的传热传质实验研究

在吸收式热泵的吸收器中,利用LiBr水溶液为工质,对横纹管强化管外降膜吸收过程进行了研究。实验结果表明:影响横纹管传热强化的主要因素为LiBr水溶液喷淋密度、横纹管结构参数节距和槽深,各个因素对强化效果影响不同;与光管相比,横纹管的传热传质效果明显得到了增强,但是不同结构参数节距与槽深的横纹管,其强化传热传质的效果不同。在实验范围内,横纹管强化LiBr溶液吸收水蒸气的传热系数是光管的2.1—3.25倍,传质系数是光管的1.25—1.93倍。

基于横纹管氨水溶液垂直管外降膜吸收性能的变化规律

针对三根不同尺寸规格的横纹管,通过实验研究提高其吸收效率,选择吸收性能最优的管型。实验结果表明,随着压差和管内冷却水流速的增大,溶液吸收氨气的量增加,管外溶液传质系数增大。当管外氨水溶液喷淋密度从小变大时,光滑管和横纹管的传质系数均先增加后减小,过程中出现了最大值。该系列实验的结果表明横纹管比相同工况的光滑管有更高的强化传热和传质能力,当溶液喷淋密度为479.6kg/(m.h)时,横纹管比光滑管的传质系数增大了97.8%。三组实验中均发现一个共同的规律,横纹管的传质系数随凹槽尺寸变化而改变,2号横纹管表现出更强的吸收氨气能力。该管凹槽宽度与横纹管外径的比值为0.0814。通过对凹槽内溶液流动模型分析,比较了溶液通过凹槽时掺混和涡流的流动形态,得出了不同尺寸规格横纹管吸收性能差异的一个原因。

横纹管氨水降膜吸收温度场与浓度场计算与测量

根据降膜吸收传质双膜模型,分析了氨气热量、质量和动量传递过程中相关物理量的变化规律和传递机理。建立了氨气降膜吸收过程能量、质量守恒方程组,使方程组离散化,然后利用Gauss-Seidel迭代法求解。得到了光滑管和横纹管降膜吸收氨水溶液氨质量分数沿降膜管高度的变化曲线。并绘出了横纹管降膜吸收过程氨水溶液和冷却水模拟计算温度随降膜管无量纲高度的变化曲线。横纹管相比光滑管在相同工况下有较强的降膜吸收性能,吸收能力在冬夏季节分别提高了118.5%和167.7%。实验结果表明,2号横纹管氨水溶液与冷却水沿降膜管高度的模拟计算温度与测量温度在溶液降膜吸收过程中吻合良好。

横纹管脉冲流流动与换热数值分析

通过数值模拟计算,研究低振动雷诺数下横纹管内脉冲流流动和换热.数值计算结果表明:脉冲流动引起出口压力正(余)弦波动,波动幅度随脉冲流振幅、频率的增大而增大;脉冲流动能够使流体在低速和低振动雷诺数下产生漩涡,并周期性生成、迁移和脱落;由于漩涡的作用,增强了流体的径向扰动和相对扰动,增大了横纹管内壁切应力,引起壁面切应力的周期性变化,减薄边界层,增强流体质量、能量输运;随着脉冲流振幅的增加,强化传热系数最高可以达到1.97.

横纹管管壳式换热器设计计算方法简介

介绍了横纹管管壳式换热器的设计计算方法 ,并与光管换热器进行了比较 。

糖厂蒸发系统横纹管强化传热和抗垢性能的研究

本文的试验及研究工作是以糖厂实际生产环境为实验基地，对横纹管进行糖汁蒸发强化传热及抗垢性能的研究。试验用小型单管蒸发罐分别并联在糖厂第三效和第五效蒸发系统中，进行光滑管和横纹管的对比试验。试验结果表明，横纹管具有很好的强化传热和抑制垢物形成的作用，所生成的积垢也易于清除，适于在糖厂整个蒸发系统中推广应用。

半周加热横纹管内熔盐强化传热特性

半周加热太阳能吸热器管给管内对流传热系数带来影响,基于此,建立半周加热横纹管内熔盐对流传热的实验台和数值计算模型,分析横纹管槽宽、槽深对管内熔盐传热性能的影响规律,结果表明:从横纹管绝热侧到加热侧,周向管内壁温度逐渐升高,周向管内局部Nusselt数先减小后缓慢增大至稳定。横纹管凹槽处轴向管内壁温度明显低于平滑段,凹槽处轴向管内局部Nu较大,凹槽后与平滑段交界处管内局部Nu最小。横纹管槽越宽,加热侧轴向管内局部Nu越小,管内平均Nu越小,传热综合性能评价因子PEC越大。横纹管槽越深,轴向管内局部Nu越大,管内平均Nu越大,传热强化倍数Nu/NuST越大。槽宽对横纹管PEC的影响比槽深明显,槽深对横纹管内Nu/NuST影响比槽宽大。通过线性拟合得到半周加热横纹管内熔盐传热Nu的关联式,其计算Nu与模拟值最大偏差在±7%以内。

基于场协同原理的横纹管抗垢性能数值研究

基于传热传质学控制方程和Kern-Seaton污垢形成理论,构建了横纹管内基于表面化学反应理论的CaCO_3污垢热阻模型,然后根据场协同原理,运用Fluent软件对横纹管内以一定浓度的CaCO_3溶液为工质的污垢生成过程进行了数值模拟。通过改变壁温、入口流速和CaCO_3溶液浓度,模拟了不同种状态下污垢生成过程。在此过程中实时计算平均协同角和平均场协同数并对比分析污垢沉积率、剥蚀率和污垢净存速率来评价不同管型横纹管的抗垢性能。最后将模拟结果与实验数据进行了验证,验证了模拟的正确性。结果表明:较其它两管型,10-8-1型横纹管的抗垢性能较好且其更适于管内流速跨度较大的工况,达动态平衡状态时的污垢各参数值基本上不受工质中Ca^(2+)浓度的影响。

新型外螺纹横纹管管外强化传热分析

通过对横纹槽管和外螺纹换热管的研究,结合两者的特点,提出一种新型的管外强化传热换热管——外螺纹横纹管。并通过数值模拟的方法,对外螺纹横纹管与普通横纹管管外传热及流动阻力进行了对比分析。结果表明,在低雷诺数区域,外螺纹横纹管能较大程度上强化管外传热,最大强化比例达到42%。对比了不同螺纹尺寸的外螺纹横纹管管外流动和传热特性,结合阻力情况,得出螺纹牙较低的外螺纹波节管具有更好综合性能的结论。

高效横纹管换热器的设计制造与应用

在换热器结构设计中，采用横纹管取代光管，以及用空心环支承取代折流板支承，获得了良好的传热效果。本文从结构设计、制造及应用等方面分析，推出可生产应用的模式。

横纹管列管式换热器性能分析

本文根据传热机理、实验数据及特性曲线,分析了横纹管列管式换热器的可行性以及提高传热系数、减少传热面积、延长设备寿命、降低设备投资等优越性,从而指出管壳式换热器的改造方向。

横纹管与新型支承型式在换热器中的应用

在管壳式换热器结构设计中,用新型的传热元件——横纹管取代光管,及用新型的支承型式——空心环支承和整圆槽孔板支承取代折流板支承获得良好的传热效果。本文根据结构分析,导出可生产应用的模式。

横纹管+整圆槽孔支承板冷却器的应用

提出一种新型管壳式换热器结构,即整圆槽孔板支承物加横纹槽强化传热管结构,并得以应用,获得了良好的传热效果。

无损检测指标与木材横纹局部抗压强度和密度的相关性

【目的】探索不同类型和数量的无损检测(NDT)指标与木材横纹局部抗压强度和密度的相关性差异,确定最优NDT指标组合,为基于无损检测手段评估木材横纹局部抗压强度和密度的研究提供参考。【方法】以某典型藏式古建筑木结构梁构件为研究对象,锯解得到横纹局部抗压无疵试样。通过物理力学试验和NDT试验,获得无疵试样的密度ρ、横纹局部抗压强度f_(lc),以及顺纹应力波速v_(l)、横纹应力波速v和微钻阻力F,计算不同NDT指标或指标组合与ρ、f_(lc)的线性相关系数,进而对比讨论。【结果】(1)使用单一NDT指标预测ρ时,v_(l)效果较好,两者相关系数绝对值为0.662,补充微钻阻力均值Fm后可提高15.56%,达到0.765;使用单一NDT指标预测f_(lc)时,Fm效果较好,两者相关系数为0.526,在此基础上补充横纹应力波速均值v_(m),二者相关系数提升26.80%,达到0.667,进一步补充v_(l)后相关系数继续提升7.20%,达到0.715。(2)当两组NDT指标中的基本指标构成一致时,即便基本指标的形式存在差异,两组NDT指标与被预测参数的相关系数也近似。(3)当两个与被预测参数相关性较好的NDT指标组合时,相关系数可能进一步提高;当相关性较好的指标与较差的指标组合时,相关系数接近于前者;当相关性较差的指标与不相关指标组合时,相关系数可能大幅提升,也可能仍然较低;当两个均不显著相关的指标组合时,指标组合与被预测参数仍不具有显著相关性。【结论】确定合理的NDT指标比一味增加指标数量对相关系数的提高影响更大。综合考虑相关系数提升效果以及由此可能增加的测试工作量,预测木材密度和横纹局部抗压强度时建议分别使用“v_(l),F_(m)”和“F_(m),v_(m)”的NDT指标组合。

高湿状态下单板层积材的横纹承压性能

重组加工是提高低强度木材结构性能的重要手段,以杨木重组加工的单板层积材为研究对象,从受力方式、承压方向及增强方法等方面研究了高湿状态下单板层积材的全表面、局部表面及尽端局部表面横纹承压性能。结果表明:湿环境对杨木单板层积材横纹承压性能影响较大,湿环境下其全表面横纹承压性能为干环境下的33%;杨木单板层积材横纹承压性能主要与其承压位置与承压方向有关,局部横纹承压时受到承压面周围木材纤维的支持作用显著,承压面平行于单板层时其局部承压强度最高,在干燥环境下,分别是尽端局部及全表面横纹承压强度的1.2倍和1.4倍。单板层积材结构是导致不同承压方向横纹承压性能差异的主要原因,承压面垂直于单板层时,单板层积材易过早发生分层或屈曲破坏。湿环境下单板层积材含水率较高材质较软,自攻螺钉支持作用明显,有助于改善其承压性能。杨木单板层积材横纹承压强度对环境湿度较为敏感,在工程应用时应保持环境干燥并使承压面平行于单板层。

腹横纹小切口疝气手术对疝气患者的治疗效果观察

目的观察腹横纹小切口疝气手术对疝气患者的治疗效果。方法150例疝气患者,依据手术类型不同分为研究组与对照组,各75例。研究组以腹横纹小切口疝囊高位结扎+腹膜前修补术治疗,对照组以腹腔镜经腹膜前疝修补术治疗。比较两组围手术期指标、术后并发症发生情况及复发情况。结果研究组手术时间(45.09±7.52)min长于对照组的(33.95±4.82)min,住院时间(2.80±0.46)d短于对照组的(3.77±0.53)d,术中出血量(12.41±1.52)ml少于对照组的(15.18±2.29)ml,术后疼痛评分(1.44±0.36)分、住院费用(5914.01±242.35)元低于对照组的(2.04±0.60)分、(8135.15±273.99)元,患者与医生的切口满意度评分(98.28±0.27)、(97.22±0.63)分高于对照组的(94.36±3.06)、(91.82±1.11)分,差异均具有统计学意义(P<0.05)。研究组术后并发症率较对照组低,差异具有统计学意义(P<0.05)。随访20个月,两组复发率均为0。结论疝气患者的治疗中,以腹横纹小切口、腔镜疝气手术治疗均可获得理想效果且复发率均较低,腔镜疝气手术时间相对较短,修补范围更大,住院费用更高,临床术前应分析患者情况,选择合适的手术治疗方案。