S型管束外空气-蒸汽冷凝传热特性数值分析

为追求非能动安全壳热量导出系统换热器更优异的管外空气-蒸汽冷凝传热性能,并为实验及换热器的拓展设计提供相应指导,本文对S型管束外含空气蒸汽冷凝传热特性进行了数值分析。结果表明:计算参数范围内,S型管束能有效强化管束外含空气蒸汽冷凝传热能力,其平均冷凝传热系数为竖直管束的1.3~1.7倍。总结得出迎流面强化传热的管间冲刷效应和抑制传热的空气层堆叠效应的耦合作用机制。多排布置时,减小管排数、增大弯管半径、管间距及采用叉排布置均有利于提高S型管束外含空气蒸汽冷凝传热能力。

R22饱和蒸汽在C-S水平管外凝结换热的实验研究

以R22为工质在套管式冷凝器中对C-S水平管在饱和蒸汽状态下冷凝传热的性能进行实验研究,得出凝结换热系数与表面张力及蒸汽流速之间的关系,并拟合出其实验关系式。

HFC245fa水平光管与强化管管束外冷凝换热

试验研究了新型环保工质HFC245fa在光管与强化换热管管束上的冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成,换热管公称外径为19.05mm、有效换热长度为1000mm。试验中,通过改进的Wilson图解法获得强化换热管水侧对流传热系数,利用2接点温差电偶测试蒸气与冷却水温差(±0.025℃),利用热电偶通过小周期标定法获取试验管进出水温差(±0.01℃);考察了冷凝温度、热通量对冷凝换热的影响。研究结果表明:HFC245fa在光管单管外冷凝传热系数与Nusselt模型预测值一致性较好;同热通量下,强化换热管单管上的冷凝传热系数为光管的13.5倍;光管管束上的试验结果比Nusselt管束模型预测值高20%～50%;强化管冷凝换热性能受作用热通量的影响较大。试验结果对工质与新管材推广、应用具有指导意义。

HFC134a水平二维与三维肋管外冷凝换热特性

环保工质与高效冷凝管的应用对制冷行业实现节能减排意义重大，工质在强化管外膜状凝结换热特性是二者推广应用的关键。建立了水平管外膜状凝结换热试验系统，研究了HFC134a在4种二维肋管与2种三维肋管外的膜状凝结传热特性。试验管公称外径为19．05mm、有效换热长度为1000mm;试验中，通过改进的Wilson图解法获取试验管水侧对流传热系数。结果表明：HFC134a水平二维与三维肋管外冷凝传热系数分别达到同热通量下光管的11倍与19倍以上；HFC134a工质对应最佳二维肋管的肋密度在1069-1575fpm（肋每米）之间、肋高在0．7～1．5mm之间，对应最优三维肋管（与本文试验肋型相似）肋密度低于2000fpm；既有二维肋管膜状凝结换热模型需要进一步完善，肋管结构优化过程中应遵循优先提升肋密度的原则。

R407C在水平单管外凝结换热的实验研究

本文用实验方法研究了Ｒ４０７Ｃ在水平单管外的凝结换热，并与ＨＣＦＣ２２做了对比。试验管包括一根光管和两根双侧强化管。结果表明，Ｒ４０７Ｃ在水平管（包括光管和强化管）外的冷凝换热系数随着热流密度的增加而显著增加，而且，强化管增长的程度要比光管的强烈。在相同的冷凝温度与热流密度范围内，无论对于光管还是强化管，Ｒ４０７Ｃ的管外冷凝换热系数都远小于ＨＣＦＣ２２的值。对于所试验的两种强化管，ＨＣＦＣ２２的管外冷凝换热系数的强化效果比Ｒ４０７Ｃ更明显。

水平螺旋管外V型槽强化冷凝传热的理论研究

对水平螺旋管外开有Ｖ型槽时的凝结换热强化问题进行了理论研究．针对Ｖ型槽的冷凝换热特点，将Ｖ型槽流动区域分为传热区和液流区两个部分，对其分别建立了理论模型，并进行了数学描写．通过分析两个区之间流动和换热的有机联系，得到了螺旋管外Ｖ型槽冷凝换热问题的理论解，并给出了能用于工程实际的换热准则方程式．

水平冷凝强化传热管的传热性能

以Ｒ１１为工质，测试了饱和蒸汽状态下水平冷凝强化传热管──低肋管、Ｃ管、以及双侧强化传热管ＧＣ管的传热性能。并与同工况条件下测得的光管传热性能进行了比较。实验结果表明，被研制的ＧＣ管总传热系数比光管提高４倍多；而相应的管内侧冷却水流动阻力系数平均为光管的７倍多。最后运用熵分析法对水平冷凝强化传热管的强化传热性能进行了评价，结果表明ＧＣ管的强化传热性能优于ＤＡＣ管（另一双侧强化传热冷凝管）等水平冷凝强化传热管型。

V型纵槽对水平螺旋管外冷凝传热的强化

用实验方法研究水平螺旋管管外有纵向 V型槽时凝结换热的强化问题。在相同真空度下 ,测试当 V型槽的角度或数目变化时管外凝结换热系数随冷却水流量变化的规律。实验结果表明 ,V型槽夹角为 6 0°,槽深为 1mm,槽数为 2 8时强化效果最佳。还在相同实验条件下 ,比较 V型槽水平螺旋管与矩形槽水平螺旋管及水平螺旋光管的传热效果 ,得到可用于工程实际的

水平螺旋管外V型槽强化冷凝传热的试验研究

用实验的方法研究了水平螺旋管管外有纵向Ｖ型槽时的凝结换热的强化问题．在相同的真空度下，测试了当Ｖ型槽的角度改变或槽的数目变化时管外凝结换热系数随冷却水流量变化的规律，并将Ｖ型槽水平螺旋管与矩形槽水平螺旋管及水平螺旋光管的传热效果作了比较．实验结果表明，Ｖ型槽槽深为１ｍｍ、槽数为２８、夹角为６０°时，强化效果最佳；其换热系数是矩形槽管的４～７倍。

替代工质R123水平强化单管外凝结换热实验研究

由于制冷剂R11对臭氧层有巨大的破坏作用,要完成用R123对R11的替代工作,需要对其替代工质R123换热性能进行细致研究.对替代工质R123饱和蒸汽在5种水平单管外凝结换热的特性进行了实验研究,冷凝温度分别为38℃、40℃、42℃.实验结果表明,光管外的凝结换热系数实验值与Nusselt理论值符合较好,最大偏差不超过±10%.低肋管和锯齿管均能起到明显的强化换热作用,其强化倍率在8.4～16.0之间,且锯齿管的性能优于低肋管.通过实验研究还对R11和R123在强化管外凝结换热特性进行比较,证明选用R123来替代R11凝结换热方面有一定的可行性.

表面增强型强化传热管换热特性实验研究

对制冷工质R22在表面增强型强化传热管外的凝结与沸腾换热进行实验研究．实验分别使用4根不同几何参数的表面增强型蒸发强化传热管和3根不同几何参数的表面增强型凝结强化管，实验结果表明：管内水流速为0．3-1．3m／s范围内，4根蒸发管中2#管和4#管换热性能最好；管内水流速为0.4～2.0m／s，3根冷凝管中2#管换热性能最佳。

新型三维内微肋管水平管内凝结分层流局部换热系数研究

本文研制了一种新型相交换热强化管即三维内微肋管。通过实验得到了三维内微肋管水平管内凝结流型区的类别、分层流区判据以及强化凝结换热的性能．通过分析和逐步回归得到了计算分层流区三维内微肋管水平管内凝结局部换热系数的准则关系式。该式与实验数据在±30％范围内吻合。

水平内微肋管局部凝结换热性能实验与数值求解

以Ｒ１１为工质，蒸汽凝结压力为１４７－２６５ｋＰａ，质量流率４ｔｙ１５３ｋｇ／ｍ２ｓ，本文对二维内微肋管和三维内微肋管水平管内凝结分层流区局部换热系数进行了系统的实验。与光管比较，二维内微肋管和三维内微肋管局部凝结换热系数分别提高了１４７－７８３％和２６１－９９７％。本文首次从理论分析入手建立了二维内微肋管水平管内凝结分层流区局部换热系数分析模型并进行了数值求解。计算结果与本文实验相当吻合。

R_（113）在水平管环隙空间强化冷凝传热研究

本文研究了花瓣形翅片管（ＰＦ管）在水平套管之环形通道内强制对流冷凝的传热性能及传热强化机理．实验结果表明：Ｒ１１３在ＰＦ管外的冷凝给热系数是光滑管的１１～１８倍，通过分析实验结果及观察实验现象得知：由于ＰＦ管具有特珠的翅片结构，既能充分发挥冷凝液的表面张力作用，又能干扰气液两相流的流态，增加边界层的湍流，因而对强化套管环隙间冷凝具有明显效果。

R410A在水平强化管管外冷凝换热性能研究

研究强化管表面结构可有效强化水平管外的冷凝换热性能,对降低冷凝器的管材消耗有重要应用价值。文中研究了R410A制冷剂在1根光管和3根水平双侧强化管管外冷凝换热特性。采用Gnielinski公式对实验数据进行处理。结果表明:Ⅰ型强化管管外换热面积比Ⅱ型多出14%,但是Ⅱ型强化管的管外制冷剂侧传热系数是Ⅰ型的1.04—1.09倍,合理的肋间距设计有利于冷凝排液,增大制冷剂传热性能;不同肋型对制冷剂侧冷凝换热性能的强化效果不同,Ⅱ型强化管的管外传热系数是Ⅲ型的1.27—1.42倍。液膜厚度是影响管外热阻的主要因素,强化管表面的肋型与肋间距的合理设计对强化管的冷凝传热性能有重要作用,该研究为优化强化管的开发提供了参考。

水平细管管内凝结换热系数的数值模拟

对3种管径(2 mm,4 mm和6 mm)的水平细圆管管内流动凝结换热特性进行研究。采用通用CFD软件Fluent 6.3中的Mixture模型,结合UDF编程对物理模型进行数值求解。数值计算结果表明,小尺寸条件下管内凝结换热的规律不同于常规尺寸管道。随着管径的逐渐减小,重力对凝结的影响逐渐减小,气液面切应力、液体表面张力的作用加强。细管凝结过程的局部换热系数远远大于Nusselt的理论解。

Experiment of Flow Regime Map and Local Condensing Heat Transfer Coefficients Inside Three Dimensional Inner Microfin Tubes

This paper developed a new type of three dimensional inner microfin tube. The experimental results of the flow patterns for the horizontal condensation inside these tubes are reported in the paper. The flow patterns for the horizontal condensation inside the new made tubes are divided into annular flow, stratified flow and intermittent flow within the test conditions. The experiments of the local heat transfer coefficients for the different flow patterns have been systematically carried out. The experiments of the local heat transfer coefficients changing with the vapor dryness fraction have also been carried out. As compared with the heat transfer coefficients of the two dimensional inner microfin tubes, those of the three dimensional inner microfin tubes increase 47-127% for the annular flow region, 38-183% for the stratified flow and 15-75% for the intermittent flow, respectively. The enhancement factor of the local heat transfer coefficients is from 1.8-6.9 for the vapor dryness fraction from 0.05 to 1.

一种内螺纹强化管的冷凝实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A、R22在水平强化管内冷凝换热特性,探索了热流密度、水流速度对换热特性、压降的影响。实验测试管为内螺纹强化管,长度为5.2 m,外径为9.52 mm。实验结果表明:制冷剂R410A、R22的传热系数和压降随热流密度的增大而增大,同时内螺纹管的换热系数还随管外冷却水流量的增加而升高,压降随冷凝温度的升高而降低,而R410A比R22有更好的换热效率和较小的压降。