基于超声技术的沉浸式换热器强化传热研究

针对沉浸式换热器管外强化传热的问题,采用振动壁面的方式向换热器内输入超声波,研究了超声外场对沉浸式换热器内的管外流动、空化现象以及传热强化的作用。超声作用在流体中能够产生空化现象和声流的传播。其空化作用使得邻近振动面的流体发生液气相变,在远离振子的区域发生微小气泡的膨胀,换热器管外流体区域的平均气体体积分数由未加载超声时的0.01302最大增至0.01359。声流现象使得换热器管外流体的流速具有和超声波相同的脉动变化特性,呈高低速相间分布流向换热器两侧,最低速度接近0,最高速度4.93 m·s^(-1),平均流速由0.0248 m·s^(-1)增至0.102 m·s^(-1),超声作用效果显著。在空化和声流的双重作用下,换热管外表面湍动能均值由2.090×10^(-4)m2·s-2增大至0.01847 m^(-2)·s^(-2),表明换热管外表面流体受到扰动增强,换热管外表面对流传热系数由1634.533 W·m^(-2)·K^(-1)增大至2031.069 W·m^(-2)·K^(-1),传热强化比率达24.26%。本研究对超声技术在沉浸式换热器内的应用具有重要意义。

沉浸式换热器超声强化传热影响因素

以沉浸式换热器为研究对象,通过壁面加载超声波,比较了超声波振幅、换热器入口流速和管外压力对超声波效应及强化传热效果的影响。结果表明:超声波振幅由20μm增大至35μm时,表面对流传热系数增幅由15.67%增至26.71%;管外压力由0.1MPa增大至1.0MPa时,表面对流传热系数增幅由20.95%增至48.43%;入口流速由1.0m/s降低至0.05m/s时,表面对流传热系数增幅由1.76%增至39.01%。增大超声波振幅、环境压力和减小介质流速均能增强超声波声流现象和空化效应,有效提高超声波强化传热效果;高压环境会使同振幅、同频率超声振动作用下声功率呈指数增长,高流速会降低流体介质的声能密度,两种情况都需要匹配合适的超声波以保证强化传热最佳效果。

沉浸式污水换热器的传热模型与验证

沉浸式污水源热泵系统可避免机组或换热器的腐蚀,便于换热器的清洗,已在工程中应用。文章建立了沉浸式污水换热器的传热模型,并通过实验验证了模型的准确性;在污水流量变化的情况下,分别测试了沉浸式换热器在冬、夏季的传热系数。实测结果表明,采用高密度聚乙烯管的沉浸式污水换热器单位长度的传热量约为100W/m。

沉浸式蛇管烟气-水换热器设计方法研究及实验验证

传统蛇管式烟气—水换热器管的设计方法较粗糙,设计结果常无法满足工艺要求。文章分析烟气流动与换热特性,建立了设计计算模型,并进行实验验证,结果表明,该计算方法能够满足工业设计计算的要求。

冷凝换热器在空气能热泵热水器中的优化设计

分析了沉浸式和非沉浸式冷凝换热器应用在空气能热泵热水器中的优缺点;在产品研发阶段,A.O.史密斯选用更为可靠耐用的非沉浸式冷凝换热器。通过试验分析,冷凝换热管的管道阻力成为影响空气能热泵热水器能效提高的瓶颈。基于空气能热泵热水器普遍使用单管绕制于水箱内胆外壁技术,A.O,史密斯将冷凝换热器改进为双管并绕于水箱内胆外壁设计,由此开发出一款稳定性高、更加高效节能的空气能热泵热水器。

螺旋管烟气-水换热器换热特性数值模拟

以沉浸式螺旋管烟气-水换热器(由水箱、烟气管组成)为研究对象,采用Fluent软件,在换热时间10 min、烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下,对烟气管内静压分布、烟气管内烟气密度分布、水箱内水温分布、烟气管内烟气温度分布进行模拟。结合模拟结果,比较不同换热时间,烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下水箱平均温度及换热热流量。烟气入口流速对水箱内水温分布影响显著,主要体现在水箱内水的主要升温部位不同。低烟气入口流速时水箱主要升温部位位于烟气管入口附近区域,高烟气入口流速下除烟气管入口附近区域外,直管段与螺旋管段上部、中部区域升温也较为明显。高烟气入口流速条件下水箱及烟气管内温度场分布更加均匀,相同换热时间内高烟气入口流速下换热效果更好。两种烟气入口流速条件下,烟气管出口烟气温度均接近107℃,烟气热量得到了比较充分的利用。螺旋管段中部、下部烟气温度梯度较小,且换热效果不明显,因此在换热器设计时可适当缩短螺旋管段长度。

腐蚀性温泉废水余热回收技术及经济性分析

提出采用沉浸式塑料管换热器回收腐蚀性温泉废水余热,作为水源热泵低温热源制取生活热水。结合工程实例,对沉浸式换热器进行设计,分析了该技术方案的经济性。