自转螺旋扭带管内三维流动与传热数值模拟

建立了内置自转螺旋扭带管的三维流动模型,采用RNGkε湍流模型对管内流场进行了数值模拟,得到了流体的流动和传热特性.研究表明:自转扭带管内的流动是复杂的三维螺旋流动.流体在扭带与管内壁环缝区域的轴向速度比光管的大;流体在与扭带宽度等直径范围内的切向速度随半径的增大而增大,流体在扭带与管内壁环缝区域内也存在明显的切向速度,但随半径的增大而减小;而光管内流体的流动只有随机的切向运动,且其切向速度要比扭带管内的切向速度小2个数量级;扭带管流体的径向速度和湍流度也比光管的大.扭带管内流体近管壁区域轴向、切向、径向速度和湍流度的加大,强化了管内的对流传热,其表面传热系数大于光管.另外,速度场的模拟值与激光测试值进行了比较,二者吻合较好.

换热器自转螺旋扭带自动阻垢技术应用研究

以内置自转塑料螺旋扭带换热器为研究对象,对换热管中有、无自转扭带时污垢的粘附速率、换热器的动态污垢热阻、管壁的磨腐速率进行了工业应用对比试验研究。研究结果表明:自转清洗扭带的防垢、除垢、清洗效果显著,扭带管的污垢平均粘附速率是普通光管的54%;动态污垢热阻比光管下降了30%;塑料扭带对管壁的磨损微乎其微。为自转螺旋塑料扭带的工业应用推广提供了依据。

自转螺旋扭带管内湍流特性研究

应用激光测速仪 LDV(Laser Doppler Velocimeter) 对自转塑料螺旋扭带管的湍流特性进行了实验研究。结果表明:与普通光管内流体的流动相比,自转塑料螺旋扭带管内流体的湍流特性发生了根本性的变化:流体在自转塑料螺旋扭带的带动下,呈螺旋流动,而且在近管壁环形区域内流体的轴向分速度明显比管中心区域的高,提高幅度为 25%左右,轴向湍流度比无自转扭带的大,提高幅度为 68%左右;切向分速度随半径的增大而增大,而且切向湍流度很大,比轴向湍流度大 10 倍左右。流体的这些湍流特性的测得为自转塑料螺旋扭带管内对流传热强化机理的深入理论研究提供了实验支持。

换热器管内自转螺旋自动清洗能力的试验研究

提出了换热器管内自转螺旋清洗能力的径向压力模型概念,自转螺旋清洗除盐能力的大小随旋转螺旋对管内壁的接触压力的增加而增大。通过对比试验得出,在立式装置中螺旋对管内壁的切削力几乎为0,在卧式装置中由于螺旋与盐液之间的密度差使得螺旋无法对中,其对管内壁的切削力增大,除垢效果明显,总的传热系数提高了113%,试验结果与理论分析一致。如增大螺旋与盐液的密度差则传热系数还可大幅提高。因此,为了进一步提高自转螺旋自动清洗及强化传热效果,可从螺旋扭带的偏心、偏重等方面着手。

涡轮螺旋桨飞机单发自转状态的运动分析

多发涡轮螺旋桨飞机单发停车,螺旋桨进入自转状态产生负拉力,这一特情必将危及飞行安全。首先说明螺旋桨自转工作状态,负拉力产生机理和随飞行速度的变化规律;然后分析螺旋桨不同工作状态下,滑流对机翼升阻力的影响,并应用螺旋桨载荷系数推算两翼升阻力差及横航向力矩,以此解决此种状态气动数据资料的不足问题;在此基础上,建立飞机全量动力学方程,根据实际舵面输入,仿真解算飞机的动态响应过程,与实际飞参数据进行对比;最后讨论分析得到此种特情影响飞行安全的主要因素是机翼升阻力差引起的横航向力矩和副翼效能减小等。研究结果对涡轮螺旋桨飞机设计阶段尽量避免特情发生和飞行阶段合理处置特情,保障安全具有借鉴意义。

自转清洗扭带管对流传热强化机理的实验研究

具有传热强化功能的自转螺旋扭带清洗防垢技术发展较快。应用激光测速仪LDV(LaserDopplerVelocimeter)实验研究自转清洗扭带管内流体的湍流特性。结果表明 :在自转扭带的带动下 ,管内流体的流动结构发生了反常态的变化 ,在近管壁环形区域内流体的轴向分速度明显比管中心区域的高 ,轴向湍流度比无自转扭带时大 ;切向分速度随半径的增大而增大 ,并且存在很大的径向湍流度。这些结果初步说明了自转螺旋扭带管对流传热强化的机理是 :管内由扭带带动形成的强制旋流和轴向平行流叠加而形成的螺旋流动 ,以及近管壁环形区域内流速的增大 ,不仅加强了边界层流体的扰动以及边界层流体与主流流体的混合 ,并且使边界层厚度减簿 ,从而才使管内的对流传热得以强化。本文试验研究的结果为自转螺旋扭带管内对流传热强化机理的深入理论研究提供实验基础。

传热面流体动力机械在线自动清洗防垢技术及其新发展

传热面流体动力机械在线自动清洗防垢技术综合了自动清洗防垢与传热强化两者的优势,克服了周期性停车清洗的局限性。已经在工业成功应用的主要是自转螺旋与内循环流态化两大类技术。简述了研究所近二十年在自转螺旋清洗技术开发、理论研究、与工业应用方面取得的进展,展示出广阔的应用前景,尤其在蒸发器和电厂真空冷凝器方面有希望取得重大突破和巨大的经济效益。并且介绍了这方面技术的国内外发展趋势和内循环流态化清洗技术的最新研究。