缠绕管排列方式对传热性能影响的数值模拟

文中采用ANSYS FLUENT模拟软件对所建立的三维缠绕管式换热器物理模型进行模拟分析。系统研究了不同工况下两种换热器内不同的绕管排列方式对缠绕管式换热器内速度场、压力场和温度场的影响,并采用PEC评价准则对两种换热器的传热性能进行评估。结果表明:由于交错排列型缠绕管式换热器壳程内部流体流线不停发生改变,从而增强了相邻管层间流体的混合,大大增强了壳程内流体流动的湍动能;流体在相同工况条件下,交错排列型缠绕管式换热器内各点处的湍动能值明显高于同向排列型缠绕管式换热器;交错排列型换热器的壳程速度与温度分布比同向排列型换热器更加均匀;交错排列型缠绕管式换热器的PEC值要比同向排列型缠绕管式换热器高(11.77~30.62)%,故在相同泵功率条件下交错排列型缠绕管式换热器单位换热面积可以传递更多的热量。

正五边形管排方式管束传热和流动阻力特性研究

文章提出一种正五边形管排方式,对其传热和流动阻力特性进行了试验研究,并运用综合性能评价准则(performance evaluation criteria,PEC)将其与传统的正三角形管排方式进行了对比分析。结果表明:在雷诺数Re∈[9 000,22 000]范围内,正五边形管束比正三角形管束的努塞尔数Nu平均提高约9.3%,欧拉数Eu平均增加约13.4%,综合性能评价因子η在1.00~1.08之间,在高Re时正五边形管排方式更具应用价值。

鱼鳞仿生强化传热管内流体对流传热特性和熵产分析

随着仿生学的发展,仿生技术具有较好的减阻、传热效果。受自然界鱼鳞启发,本文提出了3类仿生强化传热管,通过数值模拟研究了湍流状态下(雷诺数Re在15700~62900范围内)仿生强化传热管不同深度、间距和角度对管内流体流动传热特性的影响。结果表明,3类仿生强化传热管均具有良好的强化传热效果,深度越大、间距越小、角度越小,则强化传热效果越好。相同条件下,对仿生强化传热管综合性能和熵产进行分析发现,类型2仿生强化传热管的综合性能最优,其评价准则数(PEC)最大,功率损失最小。

基于火积理论的螺旋折流板换热器的优化结构分析

为了比较平面螺旋折流板换热器和折面螺旋折流板换热器的传热和阻力性能,应用了换热器常用评价标准PEC准则和火积理论对两种换热器实验结果进行了分析,同时采用火积耗散极值原理对两种换热器的传热火积耗散率、阻力火积耗散率以及总火积耗散率进行了对比。结果表明:火积耗散理论分析换热器性能的结果与传统换热器评价标准PEC准则相符,说明了火积耗散理论的可靠性;折面螺旋折流板换热器的综合性能得到了有效的改进,火积耗散率也均优于原始结构,表明折面螺旋折流板换热器的性能得到较大改善;两种换热器传热火积耗散率值要远远大于阻力火积耗散率,约为阻力火积耗散率的一千余倍,说明传热损失为换热器的主要不可逆损失。

同轴交叉三扭带强化单相流体对流换热特性分析

核动力装置的非能动安全系统采用了大量的各类换热器。在自然循环条件下,换热器内的流动较弱,换热系数较低,处于层流状态。为了强化换热器的换热效果,提出了一种新型扭带——同轴交叉三扭带(CCTTT),并对换热管内插入不同扭率(2、3、4、∞)的CCTTT以强化水的换热效果进行了数值模拟研究。结果表明,在雷诺数Re=40~1200的范围内,CCTTT能有效强化换热器内流体的单相对流换热。随着扭率的减小,CCTTT的强化换热效果增强,评价准则数(PEC)增大。扭率为4.0的CCTTT的PEC是2.02,而扭率为2.0的CCTTT的PEC可达2.64。通过与其他工作介质比较发现,相同Re时,随着流动工质普朗特数的增大,CCTTT的PEC均增大。