METHODS FOR CALCULATING SHELL-SIDE CONDENSATION HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP OF RODBAFFLE CONDENSER

1 INTRODUCTIONGentry,Yong and Small [1-3]have described their Rodbaffle heat exchangers,whichare geometrically shell-and-tube exchangers consisting of a series of shell-side bafflesas an array of supporting rods.The supporting-rod matrix creates an unobstructedflow path and makes the flow field in the shell-side of the heat exchangerpredominantly longitudinal bringing along flow-induced tube vibration in a cross flowheat-exchanger.With neither bundle cross flow form drag nor repeated flow reversal ef-fects being present,the shell-side pressure losses in Rodbaffle heat exchangers are low.Rodbaffle heat exchangers also offer an enhanced thermal performance.

R513A水平管内冷凝换热特性

R513A是第4代新型环保制冷剂,在制冷空调等方面有着广阔的应用前景。为研究R513A在水平管内的冷凝换热特性,搭建一套冷凝/蒸发一体式水平单管换热实验台。实验工况:冷凝温度分别为33、35、38、40℃,质量流速为50—225 kg/(m^(2)·s)。研究变质量流速、变冷凝温度等对管内冷凝换热特性和流动压降的影响,并与工质R32和R134a对比。研究结果表明:R513A冷凝换热系数和压降均随质量流速的增加而增加,随冷凝温度的增大而减小;R32冷凝换热性能要优于R513A与R134a,而R134a的冷凝换热系数比R513A高19.7%,但其压降要比R513A高49.2%,综合考虑,R513A可用于R134a的替代。最后,将实验值与关联式预测值进行对比,显示Dobson和Chato、Cavallini等关联式的换热系数预测效果较好,其平均绝对误差为13.2%和13.62%。

R513A在水平螺纹管内冷凝换热性能与压降

为研究R513A在内螺纹管中的冷凝换热性能与流动特性,通过实验对R513A在外径为12.7 mm和9.52 mm的光滑管和内螺纹管中的冷凝换热系数和压降进行分析,实验工况为:质量流速50—270 kg/(m^(2)·s),冷凝温度33、35、38、40℃。结果表明:R513A与R134a在光滑管内的冷凝换热系数差值为-18.8%—-25.5%,在螺纹管内差值为-5.5%—0.8%,螺纹管对于R513A的管内冷凝换热效果的增强更为显著;R513A的压降比R134a低5.6%—17.8%;随着管径的减小,R513A的管内冷凝换热系数和压降均增大。Oliver关联式对所测试螺纹管的管内冷凝换热系数的预测精度最高,平均误差值约为14.56%;对于管内压降的预测,所选关联式的计算结果与部分实验值存在较大误差;新拟合的压降关联式对R513A在内螺纹管内冷凝的压降预测结果较好,95.32%的数据点在30%误差线之内。

数据中心冷却用丁胞型扁管内冷凝传热和压降特性试验研究

针对丁胞型扁管内的冷凝传热和压降特性开展试验研究,分析干度、质量流速、饱和温度和热流密度对表面传热系数和摩擦压力梯度的影响。结果表明:在不同运行工况下,R245fa的表面传热系数均随干度的增大而增大;增大质量流速有利于提高表面传热系数,尤其是对于高干度区域;饱和温度改变对低干度区域的表面传热系数影响较小,但是当干度大于0.4时,饱和温度升高会导致表面传热系数略微下降;在整个干度区域内,不同热流密度对表面传热系数基本没有影响;质量流速和热流密度对摩擦压力梯度的影响与其对表面传热系数的影响相似,但是饱和温度升高会导致压降明显下降;丁胞型扁管的表面传热系数为常规流道的1.7~2.9倍,摩擦压力梯度为常规流道的4.3~10.9倍。

高速动车组明线交会对空调机组冷凝器性能的影响

针对高速动车组明线交会时的空气压力波对司机室和客室车顶空调机组冷凝器性能的影响进行数值模拟,分析不同交会速度下空调机组冷凝器进、出风口表面压力分布及其对空调机组冷凝器散热效果的影响。结果表明:冷凝器进出风口压差随高速动车组交会速度的提升不断增大,交会过程对头车空调机组冷凝器进出风口压差的影响较大,尾车次之,中间车最小;交会速度200km/h以上时,司机室空调机组冷凝风量均不满足要求,冷凝器散热效果较差,而客室空调机组冷凝器散热效果在不同交会速度下均能满足要求。

F级联合循环汽轮机冷态启动优化研究

描述了联合循环中低压合缸机组汽轮机的冷态启动过程,通过有限元方法模拟了中低压转子在暖机过程中的温度场分布,系统研究了金属凝结换热对转子轴心升温速率的影响。研究发现,提高汽轮机背压可以显著缩短低速暖机时间,背压越高,暖机速度越快。进一步提出了提高轴封供汽阶段的机组背压,利用轴封汽辅助暖机的设想。研究成果可为中低压合缸结构联合循环汽轮机的冷态启动过程优化提供参考。

管内微尺度强化表面R32流动冷凝传热实验研究

为研究制冷剂R32在铝制人字纹管、涟漪纹管以及光滑管中冷凝换热和压降特性,本文通过高精度多工质蒸发冷凝实验台在R32质量流速为100~350 kg/(m^(2)·s),饱和温度为308、313、318 K,干度范围为0.2~0.8工况下,进行冷凝实验研究。实验结果表明:人字纹管的传热系数最高,涟漪纹管次之,光滑管最低。涟漪纹管的摩擦压降最高,人字纹管略高于光滑管,表面传热系数和摩擦压降随饱和温度的升高而减小,随质量流速的升高而增大。引入评价因子P EF评价换热管的换热性能:人字纹管的换热性能最好,P EF范围为2.07~2.72,涟漪纹管的P EF范围为0.68~0.90。在换热关联式的基础上进行改进,提出了适用于本次实验的换热关联式,改进后的关联式误差在±20%以内。

火电站直接空冷凝汽器性能考核评价方法

火电站直接空冷凝汽器性能决定了直接空冷机组能否安全高效运行。研究直接空冷凝汽器性能的影响因素,从而制定空冷凝汽器性能考核评价方法具有重要意义。通过分析直接空冷凝汽器的传热过程,建立凝汽器压力与凝结蒸汽流量、冷却空气流量、凝汽器传热系数、凝汽器总传热面积以及环境温度之间的关系,分析各因素对凝汽器性能的影响规律。对以凝结蒸汽量和以凝汽器压力作为性能考核标准进行了对比研究,指出了2种性能考核评价方法存在的缺点,即仅仅考核凝汽器传热能力会导致传热面积过大,系统投资增加。在考核空冷凝汽器传热能力的基础上,还需测定凝汽器传热系数,以传热系数保证值作为直接空冷凝汽器性能考核的补充指标。

内壁填充环状金属泡沫的管内流动凝结换热

通过采用在圆管内壁填充环状金属泡沫的方法强化管内对流凝结换热,实验研究了制冷剂R134a在内壁填充环状金属泡沫管内的流动凝结的压降和换热,克服了完全填充金属泡沫管流动阻力大的缺点。用于计算传热系数的管壁温度通过热电偶测量得到。综合分析了质量流速和两相流体干度对流动凝结压降及传热系数的影响。研究结果表明内壁填充环状金属泡沫管压降远大于光管,压降随质量流速和干度的增加而迅速增大且呈非线性。通过壁面温度分布和温度波动对内壁填充环状金属泡沫管内的两相流型进行判别,发现影响该类强化管凝结换热的两种主要流型:分层流和环状流。内壁填充环状金属泡沫管的凝结传热系数大于光管,且随着质量流速和干度的增加传热系数增大,该类强化管流动凝结传热系数是光管的2倍左右。

漏空气对凝汽器传热性能影响的实验研究

通过凝汽器传热性能实验,研究了凝汽器热负荷和漏空气量变化时凝汽器压力、传热系数和端差的变化规律,得到了各参数变化对应的临界空气相对含量值。实验结果表明,当空气相对含量小于相应临界值时,凝汽器传热性能受空气相对含量变化的影响较小,即随空气相对含量增加,压力和端差缓慢增加,传热系数略有减小;反之,当空气相对含量大于相应临界值时,凝汽器压力和端差迅速增大,传热系数急剧下降。尽管不同凝汽器热负荷下各性能参数变化对应的临界空气相对含量值各不相同,但变化不大,均在 1%左右。这为进一步定量研究漏空气对凝汽器传热性能影响奠定了一定基础。

基于换热理论的凝汽器压力应达值的确定

基于换热器的换热理论,提出了一种新的凝汽器压力变工况算法,将其应用于凝汽器压力应达值计算中,并以某电厂600 MW机组为例进行了验证.结果表明:该算法具有较高的精度,适用于凝汽器压力的变工况计算.通过对影响凝汽器压力的4个因素进行分析,分别确定了其应达值的计算方法,并对汽轮机低压缸排汽焓及闭式循环水系统循环水入口温度的变工况计算方法进行了推导与说明.在凝汽器压力应达值的基础上,提出了区别于参数基准值的参数应达值的概念,可指导机组的运行优化.

水平管内低压蒸汽的冷凝

对水平管内低压蒸汽冷凝现象进行了实验研究 .考察了冷却水流量、温度恒定条件下热流密度、蒸汽压力、蒸汽流速对冷凝传热膜系数及总传热系数的影响关系 ,同时考察了总传热温差、蒸汽进出口温差及压降随热流密度变化的关系 .关联出了相应的水平管内冷凝传热膜系数的计算式 ,计算值与实测值的偏差在± 15 %以内 .

电站空冷系统变工况性能的数值研究

无论直接还是间接空冷系统,其热力性能都受到环境气象条件的显著影响。研究不同环境条件,不同机组热负荷和操作条件下机组背压的变化规律,对于电站空冷系统变工况优化运行具有重要参考价值。该文建立了电站空冷系统变工况运行性能的计算模型和数值方法,分别以典型直冷和间冷系统为例,通过数值模拟,获得了不同环境气象条件下,直冷系统空冷凝汽器空气流量和进口空气温度,以及间冷系统空冷散热器空气流量和进口空气温度。以变工况数值计算为基础,分析了直接和间接空冷机组背压的变化规律。结果表明,直接空冷系统热力性能随风速和风向发生显著变化,并随风速增加而降低,导致机组背压随风速增加而升高。对于间接空冷系统,其热力性能先随风速增加而降低,随后又增加,使机组背压呈现先升后降的变化趋势。电站空冷系统变工况性能的数值研究结果,可用于指导空冷系统的优化设计和安全运行。

多元平行流冷凝器传热与流动性能模拟研究

采用分布参数法对平行流冷凝器建立了数学模型,对目前广泛使用的制冷剂R134 a和替代制冷剂R404A以及R410A在平行流冷凝器中的传热和流动性能进行了模拟计算和分析比较.同时,对多元平行流冷凝器7种不同的各流程管数分配方案进行了模拟比较.结果表明:在采用平行流冷凝器的汽车空调工况范围内,R410A和R404A的流动和传热性能均优于传统的R134 a,且R410A比R404A性能更优越,更适宜作为中低温制冷剂用于汽车空调中.具有较好传热和流动性能的管数分配规律是各流程扁管数从前向后依次递减,且递减的速率逐渐加快.由于过冷段对压降的影响较大,扁管数不宜过少.

火电站直接空冷凝汽器积灰监测

火电站直接空冷凝汽器积灰是影响传热性能的重要因素,研究直接空冷凝汽器积灰对传热性能的影响规律并提出监测措施具有重要意义。通过分析汽轮机背压与汽轮机排汽量、冷却空气流量、凝汽器传热系数、凝汽器总传热面积以及环境温度之间的关系,得到了空冷凝汽器在维持汽轮机排汽量和冷却空气量不变时,汽轮机背压和传热系数之间的关系以及凝汽器积灰对汽轮机背压的影响。研究表明:凝汽器积灰会导致凝汽器传热系数降低,汽轮机背压升高,机组运行经济性下降。设计工况下,当蛇形翅片扁平管结构凝汽器积灰厚度达到1.2 mm时,汽轮机背压将增加50%左右。通过监测空冷机组运行过程中汽轮机背压的变化,可预报积灰的程度,为直接空冷凝汽器清洗提供一定的理论依据。

环境风影响下直接空冷单元背压预测研究

通过加载冷空气与翅片管换热器内汽轮机排汽凝结换热程序,提出了一种直接空冷单元运行背压的预测方法,并用该方法模拟了环境风影响下空冷单元的运行性能,得到了不同风速和风温下空冷单元的运行背压.计算结果表明:空冷单元风机风量随着环境风速的上升而下降,当环境风速由0m/s上升至12m/s时,风机风量由476.9m3/s下降至328.6m3/s,下降幅度达到20.5%,计算换热量由15.86MW下降至12.45MW,相应的运行背压由21.5kPa上升至62.5kPa;环境风温的变化将改变换热的冷端进口温度,当环境风温由290K上升至306K时,换热量由16.36MW下降至15.43MW,相应的空冷单元运行背压由12kPa上升至25kPa.所提方法为空冷电厂空冷凝汽器运行背压的预测提供了理论基础,对直接空冷电厂的设计具有指导意义.

不同蒸气压力下的Marangoni凝结换热特性

在蒸气流速4m·s-1的条件下,通过实验研究了不同蒸气压力下纯水、纯酒精和不同酒精浓度水-酒精混合蒸气沿重力方向流过竖直铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时从理论上初步分析了混合蒸气压力对Marangoni凝结换热特性的影响.实验及理论分析结果表明,在相同蒸气浓度、蒸气流速和表面过冷度条件下,高压下的凝结换热强度比低压的大.且蒸气压力对凝结换热的影响因混合蒸气酒精浓度的不同而不同,在低浓度1%、2·28%和高浓度22%、51%时压力的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度5·1%和9·8%时凝结换热系数随压力的增加明显.

含不凝气水平管内膜状冷凝的传热特性

为深入研究含不凝气水平管内膜状冷凝的传热特性,建立了含不凝气的水平管内膜状冷凝传热的数学模型。模型考虑了汽液两相流间的剪切应力引起的轴向压力梯度及不凝气在相界面处的扩散传质热阻,推导出液膜换热系数、液膜厚度、轴向压力梯度、冷凝液层角度及厚度和冷凝界面温度的理论关系式。通过对纯蒸汽冷凝液膜特性数学模型计算结果间的比较,验证了数学模型的通用性和准确性。研究结果表明:汽液两相流间剪切应力和不凝气对沿管长方向蒸汽冷凝温度的降低有显著影响,要通过增加管长来抵消其对传热性能降低的影响;进口蒸汽中不凝气浓度的降低,有利于减少传热管管长。

流程布置对管翅式冷凝器综合性能的影响

研究了管程布置对环保制冷剂R410A空调系统的冷凝器综合性能的影响.首先与试验数据进行了比较,对模拟软件的准确性进行校核;然后针对5种典型的双排冷凝器布置,系统探讨了结构布置、流路合并点对冷凝器换热及压降的影响.研究发现：制冷剂质量流量较小时,不同的管程布置对冷凝器的换热和压降性能影响较小;当质量流量变大时,管程布置的影响变大.冷凝器后半段并管处理可一定程都上改善其整体换热均匀性,最佳并管点区间宜选在干度0.1~0.4位置,以满足换热和压降的综合平衡性能要求.

R410A在内螺纹强化管管内冷凝的传热性能试验研究

为了研究水平强化单管的管内冷凝性能,搭建了实验台。研究了在冷却水量不变的情况下,R410A在不同冷凝温度(35℃和40℃)和不同管径(5mm和9.52mm)下的换热情况。结果表明:总换热系数和压降随工质质量流量的增大而增大,质量流量对管内换热系数影响不是很大。冷凝温度40℃,5mm铜管的换热系数最高;冷凝温度40℃,9.52mm铜管的压降最小。