错列型非啮合异向旋转波状双螺杆挤出机性能的研究

本文介绍了错列型非啮合异向旋转波状双螺杆挤出机的性能与并列型的不同。理论计算和实验表明，在相同螺杆参数和操作条件下，错列型较并列型非啮合波状双螺杆的挤出量和所建立的螺杆头部压力都低，但错列型的螺杆特性线较并列型的硬，错列型的混合效果比并列型好。

错列锯齿型钢翅片几何参数和模具磨损对其性能的影响

搭建新型单翅片性能试验台，对同一副模具冲制的齿高为3．0～3．6mm、齿距为6．81～8．45mm的6种锯齿型翅片进行低雷诺数下传热和阻力性能的试验研究，并对翅片模具磨损规律和寿命进行了量化的探讨．将试验结果与三维仿真结果以及Muzychka的研究结果进行比较，三者的趋势吻合良好．基于Levenberg-Marquardt法对试验数据进行回归分析，得到翅片传热因子和摩擦因子的试验关联式．通过测试生产线上一副模具在不同冲压次数下翅片的性能，发现模具磨损过程存在3个阶段，第2阶段的翅片质量比较稳定；该类模具的推荐使用寿命为105万次，超过该冲压次数后翅片毛刺明显增多．研究结果为错列锯齿型钢翅片的性能优化提供了参考．

不同流动角度下锯齿型错列翅片性能的试验研究

为了解流体在不同流动方向下锯齿型错列翅片的传热及阻力性能,定义了流体在翅片内的流动角度β,以单层翅片为测试对象进行试验研究,按照正交设计法并结合实际情况进行16组翅片的试件安排,得到了不同雷诺数下各翅片的传热及阻力特性。结果表明:当β从0°增大到90°时,翅片的传热因子和摩擦因子均增大;翅片齿距与齿高的增大都有利于提高翅片的传热性能,但同时摩擦损失也相应增大。通过对16组翅片的233个数据点进行拟合得到本试验条件范围内锯齿型翅片关于雷诺数、流动角度及各几何参数的传热因子和摩擦因子的试验关联式,传热因子的试验关联式对于97.4%的试验数据误差小于±15%,其平均偏差为5.21%;摩擦因子的试验关联式对于87.6%的试验数据误差在±15%内,其平均偏差为5.73%。

铝制错列锯齿型板翅式换热器内低温氦气流动传热特性研究

板翅式换热器具有传热系数高、适应性强、结构紧凑等特点,在大规模氦液化/制冷系统中得到广泛应用.文中通过数值研究了低温氦气流经锯齿型翅片通道的热工水力特性,通过对比实验获得了翅片型号65JC1403-03在室温(300 K)和液氮温区(77 K)下翅片表面低温氦气的传热摩擦性能数据,验证了文中数值模拟结果的可靠性.为进一步获得不同低温条件和翅片规格下的性能关联式,基于L25(54)正交设计展开了诸多数值仿真,系统研究了不同温区下的氦气流经不同规格锯齿型翅片表面的热工水力特性,提出了考虑氦气和铝制翅片热物性变化的传热和摩擦关联式.由于锯齿型翅片表面性能不仅受低温氦气热物性、金属热导率的影响,而且还受到低温运行条件的影响,因此在传热系数j和摩擦系数f关联式拟合过程中引入了无量纲Pr数和翅片效率ηf,以扩展低温下关联式的预测能力.结果表明与仿真数据相比,该预测关联式具有较高的预测精度,j和f预测值的均方根误差分别为10.49%和12.77%,所提出的关联式能够精确预测低温氦气在锯齿型翅片通道内的流动传热性能.

错列正弦型微通道中超临界LNG流动与换热分析

为强化液化天然气在印刷电路板式换热器(PCHE)内的换热效能,提出周期性波动强化综合换热性能的错列正弦型微通道模型并采用数值模拟方法进行验证。得到了流体温度121—345 K范围内超临界LNG在错列正弦型微通道和直通道下,热流密度、质量流量及入口压力对传热系数和摩阻因子的影响规律。此外,结合场协同原理,提出评价局部综合换热性能的参数(场协同率)并对其变化规律进行分析。研究结果表明:传热系数沿流向先增大后减小,峰值出现在准临界点;热流密度和质量流量的增加有利于传热系数的提高,而入口压力对其值的影响与温度区间有关;正弦型通道和直通道的错列排布导致摩阻因子呈周期性下降趋势;采用场协同率与PEC值评估综合换热性能结果趋于一致,且呈周期性波动变化。

基于CFD的非啮合并列型双螺杆挤出机三维流场数值模拟

高黏度物料在双螺杆挤出机中的流动情况非常复杂,很难用解析法求解。利用AN-SYS软件包对双螺杆挤出机非啮合并列型螺纹元件进行了三维等温非牛顿流场分析,分析了速度场和压力场的分布情况,讨论了不同边界条件对整个流道的速度场、压力场及流量的影响。计算结果对实际生产具有一定的指导意义。

错列锯齿翅片流动及传热特性的参数化数值与试验研究

采用CD40柴油机油为工作介质，在发动机冷却系统实际工况下，对21种几何尺寸的错列锯齿型不锈钢翅片进行了研究。考察了齿高、齿距、齿开窗宽度、齿厚、齿型角、错齿距对错列锯齿型翅片流动及传热特性的影响，结果表明：在研究参数范围内，齿高为3．2mm、齿距为14mm、开窗宽度为1．5mm、齿型角为70°、齿厚为0．5mm、错齿距为齿距的1／4时，翅片的综合性能最优。通过仿真数据拟合，得到了基于雷诺数和无量纲参数s／h、t／s、t／b的传热因子、摩擦因子的关联式。70％的传热因子试验值与关联式值的相对偏差在±10％以内；摩擦因子试验值与关联式值的相对偏差在5％～15％，可用于该型翅片的选型和前期设计。

低雷诺数工况下锯齿型翅片性能的参数化研究

基于田口方法,结合均匀设计法对低雷诺数工况下错列锯齿型翅片进行三维参数化数值研究。以单层翅片组件为测试对象,对6种试件的试验表明,仿真结果与试验数据的趋势吻合良好,而存在差异的主要原因是试件加工工艺引起翅片表面存在毛刺。按照均匀设计法得到6因子5水平的11种仿真方案,引入田口方法的信噪比和贡献率,研究各几何参数对翅片性能的影响程度,依次为齿距、齿高、齿型角、错齿距、齿开窗宽度和齿厚。根据各水平下各可控因子的信噪比分布得到翅片的优化模型,并通过仿真验证了优化模型的有效性。

非啮合双螺杆挤出机三维流场数值模拟

高粘度物料在双螺杆反应器中的流动情况非常复杂,很难用解析法求解。利用ANSYS软件包对双螺杆挤出机非啮合并列型螺纹元件进行了三维等温非牛顿流场分析,分析了速度场和压力场的分布情况,讨论了不同边界条件对整个流道的速度场、压力场及流量的影响。计算结果对实际生产具有一定的指导意义。

非啮合双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对并列型和错列型非啮合双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道非牛顿流体等温流动进行了三维模拟分析。在得出速度场和压力场的基础上 ,对剪切速率、剪切应力及剪切粘度进行了模拟 ,同时将并列型和错列型的模拟结果进行了比较 。