管束效应对HFC245fa与HCFC123膜状凝结换热影响

建立试验系统、改进试验方法,试验研究HFC245fa与HCFC123在光管与3种强化换热管(2D-A,3D-A与3D-B)管束外冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成,换热管公称外径为19.05 mm、有效换热长度为500 mm。试验中,利用改进的Wilson图解法获得水侧对流传热系数,通过轮转试验方法消除管束试验中各试验管换热本构差异等因素对管束效应测试分析的影响。试验结果表明,Kern模型预测值与HFC245fa与HCFC123光管管束外凝结换热结果偏差随试验热通量升高而增大;管束效应对光管与三维表面强化管(3D-B)凝结换热影响比其对二维表面低肋管(2D-A)影响显著;管束效应对HFC245fa在3D-B管外凝结换热影响在n>3后超过Nusselt管束模型预测值;HFC245fa在3D-B管束外凝结换热性能随管排深度的变化规律与其在光管管束外的变化规律及Nusselt模型显示规律明显不同。

池内泡状沸腾的管束效应

一、前言实验表明,由于存在管间的汽液两相运动,水平管束沸腾换热的机理与水平单管有明显的差别。为了解释管束与单管沸腾特征的差异,人们已提出了循环模型和液膜蒸发模型。对于强化管组成的管束,实验结果还存在着较大的分岐。本文把管束与单管沸腾特性的差别,归结为存在一个管束效应。文中对管束效应的物理机制进行了系统的分析和实验研究。

真空冷凝锅炉管束效应研究

试验对真空冷凝锅炉中的叉排水平换热管的管束效应进行了研究。为了解真空锅炉中冷却水流速、进出口温度、热通量、不凝性气体等参数对管束效应的影响规律,试验设置了不同的工况,得到换热管束中各单管的冷凝传热系数,结果呈现出一定的规律。分析试验结果得出,真空环境下的叉排管束冷凝换热规律与Nusselt模型相差较大,当热通量较大时,模型预测值偏低。不凝性气体含量的多少对换热效率的影响很大,当含量增加约100%时,冷凝传热系数降低约70%。叉排换热管束第5、6排处于换热薄弱地带,对其进行强化换热如在第5、6排管加装翅片或将其换成强化管等,以提高局部冷凝传热系数,从而提高管束整体的传热系数和锅炉的换热效率。

不同排列方式下水平降膜管束中的管束效应及传热特性

管束效应普遍存在于水平管降膜蒸发管束中,表现为随着管束深度的增加,传热性能逐渐变差,严重影响着降膜蒸发器的运行效率.为了查明管束效应的产生机理,文中研究了46℃水在恒热流密度(47.3 kWm^(-2)K^(-1))条件下的管束降膜流动及传热特性.结果表明:(1)正方形排列管束传热性能最差,管束效应最明显;三角形排列管束传热性能最好,是正方形排列管束的1.3倍;(2)沿管束深度方向,传热系数波动幅度先增加后减小;(3)供液高度、竖直管间距的增加有利于上排管传热,对下排管影响较弱;(4)液膜分布对上排管传热影响较大,但随管束深度增加逐渐变弱.

管束效应对含空气蒸汽冷凝传热影响数值分析

采用数值模拟的方法分析管束效应对管外含空气蒸汽冷凝传热的影响。基于3×3管束,分析了管间距在1.5d^5d(d为管径)范围内的管束效应及管间距对局部和平均冷凝传热性能的影响。在管间距为1.5d条件下讨论了管束结构对冷凝传热性能的影响。结果表明,管束效应包括高浓度空气层的抑制传热作用和管束抽吸效应的强化传热作用。随着管间距的减小,第2类和第3类传热管主要受高浓度空气层的影响,第1类传热管主要受管束抽吸效应的影响。当管间距为1.5d时,第2类和第3类传热管的传热系数分别比单管恶化了6%和29%,而第1类传热管比单管增加了2.5%;在1.5d管间距条件下,管束抽吸效应随管列数的增加而明显增大,导致管束平均冷凝传热系数(hb)逐渐增大。当管列数达到20列时,hb高于单管。

HFC245fa水平光管与强化管管束外冷凝换热

试验研究了新型环保工质HFC245fa在光管与强化换热管管束上的冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成,换热管公称外径为19.05mm、有效换热长度为1000mm。试验中,通过改进的Wilson图解法获得强化换热管水侧对流传热系数,利用2接点温差电偶测试蒸气与冷却水温差(±0.025℃),利用热电偶通过小周期标定法获取试验管进出水温差(±0.01℃);考察了冷凝温度、热通量对冷凝换热的影响。研究结果表明:HFC245fa在光管单管外冷凝传热系数与Nusselt模型预测值一致性较好;同热通量下,强化换热管单管上的冷凝传热系数为光管的13.5倍;光管管束上的试验结果比Nusselt管束模型预测值高20%～50%;强化管冷凝换热性能受作用热通量的影响较大。试验结果对工质与新管材推广、应用具有指导意义。

锚型导液器对HFC245fa水平管束外冷凝换热的影响

提出采用锚型导液器消除水平管束外膜状凝结换热管束效应的方法,通过对比试验研究了导液器对HFC245fa水平管束外膜状凝结换热特性的影响。设计了带锚型导液器的试验管束,试验管束由4列排深为5排的列管构成,试验换热管包括光管、二维肋管与三维肋管,试验换热管公称外径均为19.05 mm。结果表明:①锚型导液器可有效控制管束效应对光管与三维肋管外膜状凝结换热影响,使排深为5处光管与排深为4处三维肋管冷凝传热系数分别提升33%与80%;②锚型导液器对管束中单管冷凝换热性能的影响可忽略;③加装锚型导液器可使DN600卧式光管(或三维肋管)管束降低管材消耗20%(或30%)以上。

大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究

为了实现工业中大量不凝性气体存在场合下蒸气的高效冷凝传热,建立了混合蒸气水平管束外对流冷凝传热实验系统,通过化学刻蚀与自组装方法对光管管束、2D肋管管束和3D肋管管束进行疏水与超疏水表面改性处理。当大量不凝性气体存在时,对不同润湿性管束表面的冷凝形式及管束间冷凝液流型进行可视化观测。实验研究了冷却水流速、混合蒸气流速、水蒸气体积分数等因素对不同润湿性的冷凝式换热器对流冷凝传热系数的影响,并分析不同水蒸气体积分数条件下管束效应的影响。通过实验研究发现,当大量不凝性气体存在时,冷凝液在管束间形成滴状流,水蒸气体积分数对不同润湿性的冷凝式换热器的对流冷凝传热特性影响显著,随着管排数增加,对流冷凝传热系数增大,管束效应对超疏水光管管束的强化作用最大,当水蒸气的体积分数约为11%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.53倍,而当水蒸气体积分数约为23%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.34倍。

V型导液槽对HFC245fa水平管束外冷凝换热影响

试验研究了HFC245fa在水平光管与强化管管束外的冷凝换热特性,提出在管束中加装V型导液槽来消除管束效应的方法,并通过试验研究了V型导液槽对管束冷凝换热特性的影响。试验管束由4列排深为5排的列管构成,带导液槽管束的前4排管下方加装了两段长度为450mm的导液槽;试验换热管公称外径为19.05mm、换热长度为1000mm。试验中,以Wilson描点法获得强化换热管水侧对流传热系数,以对比试验方法研究了V型导液槽对水平管束外冷凝换热性能的影响。结果表明:传统的管束效应模型仅在较小的热通量范围适用;凝液在管间的迁移形态与流态随管上作用凝液量的系列变化是导致管束效应变化的主要因素;加装导液槽可有效控制凝液在管间的迁移,控制管束效应;加装导液槽使光管单管冷凝传热能力下降10%左右,使光管管束总体换热能力提升4.5%～9.5%;加装导液槽对强化管单管冷凝换热性能的影响比对光管影响强近4倍。本文研究成果对引入导液槽开发新型高效卧式冷凝管束具有指导意义。

非共沸混合物在强化管管束外冷凝的实验研究

对非共沸混合物Ｒ１１／Ｒ１１３在花瓣型翅片管管束外的全冷凝过程进行了实验研究，结果证实花瓣型翅片管能较好地强化非共沸混合物Ｒ１１／Ｒ１１３的冷凝以及管束效应很小。还讨论了平均冷凝传热系数与摩尔分数的关系。

CFCs替代工质R134a在水平管束外池沸腾传热

研究了替代工质Ｒ１３４ａ在沸腾温度为３０４．８Ｋ时，在光滑管管束和机械加工表面多孔管管束外的池沸腾换热性能，并探讨了其换热机理。研究结果表明，Ｒ１３４ａ在光滑管管束外的池沸腾存在明显的管束效应，而在机械加工表面多孔管管束外沸腾无管束效应出现，在相同热流密度下管束的各排管的沸腾传热系数均低于其单管值。

R142b在水平管束外池沸腾实验研究

研究了替代工质Ｒ１４２ｂ 在沸腾温度为３２９０ Ｋ 时，在光滑管束和机械加工表面多孔管束外的池沸腾换热性能，并探讨了其换热机理。研究结果表明，Ｒ１４２ｂ 在光滑管束外的池沸腾存在明显的管束效应。

对流循环和滑移汽泡机制在管束核态沸腾换热中的影响

对管束核态沸腾引起管束效应的对流循环和滑移汽泡两种机制作了模型假设和定量计算。并在实验基础上拟合了管束核态沸腾平均换热系数计算公式,分析了两种机制对换热的影响。

溴化锂水溶液在真空下池沸腾换热的实验研究

介绍了溴化锂水溶液池沸腾换热的实验装置,以及溴化锂水溶液在真空条件下的池沸腾换热性能. 实验研究结果表明: 压力对池沸腾换热有一定影响,且随溶液浓度不同而有所不同; 浓度对池沸腾换热有明显影响,且随压力提高,影响增大; 管束对池沸腾换热有增强效应,水平管束的沸腾换热系数明显高于单管的沸腾换热系数.

真空锅炉现状和发展趋势的研究

真空锅炉由于其安全可靠、效率高、热媒温度灵活可变等优点目前在暖通空调和锅炉研究领域饱受青睐。然而基于真空锅炉换热机理、结构性能优化的研究甚少。本文从增强换热稳定性、强化凝结换热、提高能量利用效率等方面对影响真空锅炉整体性能的因素进行系统的分析,提出从降低管束冷凝阶段的管束效应、改变蒸汽与冷凝液逆流的格局、增大蒸汽的干度三个方面来提高换热过程的稳定性,并提出将热泵系统应用于烟气冷凝系统。