Numerical simulation of heat transfer and flow of cooling air in triangular wavy fin channels

Numerical computation models of air cooling heat transfer and flow behaviors in triangular wavy fin channels(TWFC) were established with structural parameters of fins considered.The air side properties of heat transfer coefficient and pressure drop are displayed with variable structural parameters of fins and inlet velocities of cooling air.Within the range of simulation,TWFC has the best comprehensive performance when inlet velocity vin=4-10 m/s.Compared with those of straight fins,the simulation results reveal that the triangular wavy fin channels are of higher heat transfer performances especially with the fin structural parameters of fin-height Fh=9.0 mm,fin-pitch Fp=2.5-3.0 mm,fin-wavelength λ=14.0-17.5 mm and fin-wave-amplitude A=1.0-1.2 mm.The correlations of both heat transfer factor and friction factor are presented,and the deviations from the experimental measurements are within 20%.

660MW超超临界锅炉气气换热器改造方案探讨

以660MW超超临界塔式锅炉为例,对塔式锅炉炉内气气换热器扩容改造方案进行了介绍,对气气换热器布置特点、性能核算要点进行了介绍。

布雷顿循环冷端空冷换热器设计与变工况运行特性分析

作为布雷顿循环系统中的重要冷端部件,气体冷却器的性能对循环系统结构紧凑性和运行高效性有重要影响。分析了一种新型横流印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)—板翅混合式气体冷却器的工作性能及影响因素,对该种换热器建立了一个数值计算模型,并编写MATLAB程序验证其可靠性;基于此,对该类冷却器进行了设计,其功率密度均在1 MW/m^(3)以上,属于紧凑型换热器;其次进行了变工况性能分析,给出了冷却器的压降和换热性能随循环工质和冷却空气进口状态的变化规律,并比较了布雷顿循环工质为超临界二氧化碳、氮气、空气时冷却器的换热特性和压降特性,结果表明,冷、热流体流量的改变对换热特性的影响最明显。研究结果对布雷顿循环空冷换热器的设计与运行具有参考意义。

舰船空调设备抗冲击性能仿真技术

为验证某舰船空调设备的抗冲击性能,根据摆锤式中量级冲击试验台装置的结构和基本原理,应用Ansys软件创建实验台的有限元模型。基于显式动力学和接触碰撞分析基本理论,采用有限元软件LS-DYNA对模型的冲击载荷产生过程进行仿真分析,并与试验测试数据进行对比,验证模型的有效性。采用该冲击试验台有限元模型开展舰船空调换热器设备的抗冲击性能分析,获得设备在中量级冲击载荷作用下的完整响应过程,结果表明舰船空调换热器的整体抗冲击性能有待提高。

亲水涂层对翅片管式换热器空气侧性能的影响

为了分析亲水涂层对翅片管式换热器空气侧性能的影响,对干/湿工况下亲水涂层翅片和普通翅片管式换热器空气侧的压降和热阻进行对比试验。结果表明:相对于普通翅片管式换热器,在干工况下,亲水涂层翅片管式换热器空气侧压降略增大,空气侧热阻增大10%左右;在湿工况下,亲水涂层翅片管式换热器空气侧压降减小,空气侧热阻增大4%左右;亲水涂层翅片管式换热器空气侧热阻基本不受空气湿度的影响。

翅片管换热器积灰对空气侧传热和压降影响的实验研究

文章选取室外实际运行的翅片管换热器,在采样分析其表面沉积粉尘粒度的基础上,搭建换热器积灰实验台,以平直翅片管换热器为测试样件,研究积灰对换热器空气侧传热和压降的影响。结果表明,换热器表面不同位置沉积粉尘的粒径分布规律相近,沉积粉尘的粒径集中分布在1~100μm;换热器空气侧积灰对压降的影响大于对换热的影响;高风速能够减小积灰对换热器空气侧传热和压降的影响,当风速从1.5 m/s增大到3.0 m/s,空气侧污垢热阻减小54%,压降增幅减小18.3%;换热器稳定后的空气侧污垢热阻及压降增幅,在低风速时随粉尘粒径的增大而减小,高风速时随粉尘粒径的增大而增大。

螺旋翅片强化定形机热管换热器的空气侧流动与传热性能

以螺旋翅片强化定形机热管换热器为研究对象,使用Fluent软件对空气侧流动与传热过程进行数值计算,对比分析了螺旋翅片管、平直翅片管和光管的传热性能,得到了螺旋翅片厚度、间距、横向管间距对热管管束性能的影响结果。计算分析入口风速为2~8 m/s、翅片间距为3~6 mm、翅片厚度为0.8~1.2 mm、横向管间距为50~90 mm的不同参数组合模型的努塞尔数Nu、欧拉数Eu、综合评价因子j/f。结果表明:新风入口速度增大,Nu与j/f减小,Eu增大,换热器换热性能下降,所受阻力增大,因此入口风速不宜过大;螺旋翅片的强化换热效果最好,综合评价因子j/f比平直翅片、光管提高了9.27%、202.30%;在一定范围内,减小翅片厚度和横向管间距能够提升换热器的换热性能,翅片间距为5 mm时热管管束综合性能最好。

Φ5mm换热器在R32系统中压降特性研究

小管径换热器已成为低成本、高能效换热器发展的一个重要方向,为了研究家用空调器R32系统中采用小管径翅片管换热器的压降特性,通过理论分析、仿真设计、试验测试3个方面对Φ5 mm室外侧换热器进行阐述。分析了不同管径、不同流路、不同运行工况下Φ5 mm换热器压降特性变化规律。研究表明:Φ5mm内螺纹管可替代Φ7mm内螺纹管在空调换热器中应用,达到相同的冷凝和蒸发能力,降低空调开发成本;Φ5mm换热器冷凝工况压降增大0.5~1.3倍,蒸发工况下压降增加3倍以上;Φ5 mm换热器分路数要增加,但需对过冷管优化设计,采用多管并联方案可以大幅度减少蒸发压降;在换热器设计中要充分利用仿真手段,前置暴漏设计缺陷,提升开发效率。

管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究

家用空调换热器采用的管径不同,产生的传热效果等性能有差异。采用空气焓差法,对具有相同制冷量的5 mm管径换热器和7 mm管径换热器进行了蒸发工况的实验,并建立了不同管径换热器的仿真计算模型,分析了管径的变化对蒸发器制冷剂侧和空气侧的换热和压降的影响。对比实验与计算结果,发现：1）5 mm换热器空气侧表面传热系数提高了17%;2）在相同制冷量下,5 mm换热器的制冷剂质量流量减少了4.6%,质量流速增大了89.4%,同时由于管壁热流密度的增大,引起了蒸干点的提前;3）以制冷剂达到相同干度时的换热系数作为基准,随着干度的增加,5 mm管的管内换热系数增大到7 mm管的1.43~1.86倍;同时制冷剂的摩擦压降、加速压降和局部压降均为7 mm换热器的3倍,压降引起了蒸发温度降低1.1℃。

椭圆翅片管空冷器流动传热特性的研究

用稳态的恒壁温法对 3个椭圆翅片管空冷器和 1个圆翅片管空冷器的传热和阻力特性进行了研究 ,得到空冷器空气侧的传热与阻力性能。在相同的迎风面流速下 ,椭圆翅片管比圆翅片管空气侧换热系数约大 3～ 7倍 ;在相同的换热系数下 。

波纹板式空冷器阻力与传热特性实验研究

在可改变风量和热水流量的实验条件下,对波纹板式空冷器的阻力与传热特性进行实验研究。得到了空气侧的阻力降关联式以及两侧的对流换热系数关联式,其适用于热水雷诺数在2000-8000之间、空气雷诺数在2000-10000之间。在相同工况下,比较了波纹板式、光管式和翅片管式空冷器的性能指标,结果表明:迎面风速在2.45-4.1 m/s之间,波纹板式空冷器传热系数达到100-160 W/m2/℃;约比光管式提高70%,但只有以管束外表面为基准的翅片管式传热系数的六分之一;板式空冷器单位体积换热量约是翅片管式空冷器的1.5倍,是光管式的15倍;板式空冷器单位功耗换热量约是光管式空冷器的5.5倍,而翅片管式空冷器与光管式空冷器则相差不大。

低Re数流动条件下翅片管束换热及阻力特性的研究

实验发现,与光管管束类似,随Re数增加圆翅片与椭圆翅片管束亦先后呈现3种不同的流态,即层流、混合流和紊流,相应的有3种不同的换热机制和规律。在低Re数时,换热由层流或混合流机制所控制。目前,工程中用紊流区的换热与阻力规律向下延伸,用于设计运行于低Re数工况的自然抽风空冷器将导致设计的失败。实验表明,在自然抽风空冷器操作条件下,对于同样的换热系数,椭圆翅片管的压降比国翅片管低45%左右,采用椭圆翅片管将取得较明显的经济效益。实验还发现,来流气流不均匀性对自然抽风空冷器的平均换热特性几乎没有影响,因此对吸风入口型线的设计可以大大放低要求。

倾斜式波纹翅片管传热及流动阻力性能比较试验

对新开发的空气冷却器倾斜式波纹翅片管与传统的国产平直翅片管的传热性能及流动阻力性能进行了对比试验,给出了相应的传热系数曲线和流动阻力系数曲线,并分析了产生该试验结果的原因及理论依据。当空气流经该新型倾斜式波纹翅片管时,由于该翅片管能使气流产生强烈的扰流,破坏气流的边界层,导致掠过翅片管束的气流紊流程度加剧,从而提高了翅片管外空气膜传热系数。由试验结果可知,该新型倾斜式波纹翅片管与平直翅片管的j／f值相比,有较大的提高,表明新型倾斜式波纹翅片管的传热及流动性能优于国产平直翅片管,具有较高的工程应用价值,因此新型倾斜式波纹翅片管具有较好的推广应用前景。

表面蒸发式空冷器管外腐蚀成因及防护措施

根据表面蒸发式空冷器在炼油化工装置中的应用情况,分析了表面蒸发式空冷器光管管束管外腐蚀的成因,提出了几种可行的防腐措施,并对其优缺点进行了分析比较。

空调换热器用铜表面亲水涂层的制备及性能

在空调换热器铜表面涂覆亲水层可以提高换热器的换热效率。选用丙烯酸乳液作为底层防腐蚀成膜物,硅溶胶、聚丙烯酰胺作为亲水层成膜物,采用两步法在铜管表面形成耐腐蚀亲水涂层,通过单因素试验筛选出最佳制备工艺条件,并对涂层耐蚀、亲水、耐热等性能及形貌进行测试。结果表明:最佳工艺为丙烯酸乳液含量为20%,硅溶胶含量为15%,聚丙烯酰胺含量为0.30%;亲水涂层的初期水接触角为4.72°,空调用冷却液中浸泡72h后失重率为0.056 57%,水接触角变为15.82°,150℃烘烤10 h后水接触角为9.01°,亲水涂层表面干燥后有细小的裂纹,但整体上仍具有良好的亲水性、耐蚀性、耐热性及附着力。

板式换热器设计计算影响因素

在板式换热器的设计计算中,除了板片及物料特性因素外,换热器允许压降、面积富裕量、污垢热阻以及平均对数温差对计算结果都有不同程度的影响。计算实例的结果表明,合理取值对换热器的优化设计及降低投资费用有一定作用。

板式空气—空气热交换器热工性能实验研究

本文以两台波纹铝板空气一空气热交换器为例,对其传热和阻力特性进行了实验研究,得出了雷诺数在900～4000范围内,传热因子j和平均摩擦阻力系数f随雷诺数的变化规律,并分析了热交换器结构和不同强化传热元件对其换热和阻力特性的影响。

翅片管氟塑料换热器的流动传热特性

为提升氟塑料换热器的流动传热性能,分析了翅片管氟塑料换热器的热阻占比,通过建立翅片管氟塑料换热器的流动传热模型,模拟研究了翅片参数、管间距和氟塑料种类对换热器流动传热性能的影响.结果表明:氟塑料换热器管外空气换热热阻和管壁导热热阻平均占比分别达到60.0%和30.0%以上;翅片厚度对努塞尔数(Nusselt number,Nu)和压降影响很小;当翅片间距和管纵向间距增大时,Nu增大,压降减小;当管横向间距减小时,Nu减小,压降增大;翅片间距、厚度、管横向和纵向间距分别为9、1.2、10和20 mm时,氟塑料换热器综合性能最好;与光管普通氟塑料换热器相比,计算工况内普通氟塑料和石墨烯氟塑料的翅片管换热器总传热系数分别提升2.5%~21.0%和16.0%~55.0%.

MAXIMA^（TM）与SAFE─Ⅱ膜式人工肺性能的实验室测试

本文介绍了作者在英国Ｓｔｒａｔｈｃｌｙｄｅ大学的生物工程中心（ＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｌｎｇＵｎｉｔ）进行的膜式人工肺的测试工作，给出了实验室内（ｉｎｖｉｔｒｏ）以牛血为介质测定膜肺（又称氧合器）的实验装置，测试条件、方法、数据分析及评价法。实验对象是当前国际上普遍应用的、性能优良的膜肺（美国ＭｅｄｔｒｏｎｉｃＩｎｃ．的ＭＡＸＩＭＡＴＭ与丹麦Ｐｏｌｙｓｔａｎ公司的ＳＡＦＥ－Ⅱ）。作者对其实验室测试结果进行了分析及全面评价。膜肺测试内容包括：（１）氧气传递速率ＶＯ２（ｍｌ（标况）／ｍｉｎ）；（２）二氧化碳去除速率ＶＣＯ２（ｍｌ（标况）／ｍｉｎ）；（３）热交换器的变温性能，ＰＦ因子；（４）血、气两侧的压差。测试与分析表明，两种膜肺虽结构不同；各有所长，但主要性能接近，均为优异可靠的膜肺。本测试的结果与厂家公布的数据接近。

管束间气液两相流动特性的研究进展

综述了气液两相流体横掠水平管束流动特性的最新进展。对先前研究气液两相流体向上、向下流过顺列和错列管束时的含气率、流型和压降特性进行了归纳和分析,详细介绍了绝热条件下基于实验结果建立的流型图、预测含气率和摩擦压降的半经验公式以及各种预测方法的差异。最后,表明发展数据和建立模型仍是绕流研究的重点。