进口段对流换热对高温换热设备管口区温度场的影响

应用数值分析方法研究了圆管进口段对流换热对高温换热设备管口区温度场和材料最高温度的影响。针对4个不同的对流换热系数计算式进行了数值模拟,结果表明:对管口的热保护而言,这种影响不可忽略;采用计入了进口段效应的平均对流换热系数进行管口热设计是合理和安全的。     

泡状沸腾时的壁面热物性效应

本文运用液体泡状沸腾换热的微层导热汽化机理,对加热壁面的热物性效应进行了理论和实验研究。利用不同物性、不同厚度的涂层,测定了相应的沸腾换热系数,证明了加热面材料热物性综合数(λρc)对泡状沸腾换热具有很大的影响,提出了一个考虑壁面热物性效应的泡状沸腾换热的修正准则关系式。     

高通量空气隙膜蒸馏系统的传热传质模型

该文建立一个高通量的空气隙膜蒸馏系统的传热传质模型,考虑了空气隙内蒸汽冷凝及膜面与冷壁部分接触对传热传质的影响。建模前先由实验确定系统膜面及冷壁上的对流换热系数、膜内质量传递修正系数和空气隙厚度修正系数,并表达为经验公式。用该模型对6个膜面与冷壁有不同间隙厚度和不同接触程度的膜组件系统预测得到的膜蒸馏通量与实验值误差一般小于10%;预测的空气隙内蒸汽冷凝程度也与实验观察相符。     

翅片管换热器仿真软件精度自适应校正方法

提出了一种自动修正翅片管换热器仿真精度的方法.根据用户所能提供实验数据的数量,采用不同的策略,实验数据较少时采用简单的多项式回归的形式来建立管外空气侧换热系数修正因子的修正多项式;实验数据较多时采用人工神经网络的方式来得到管外空气侧换热系数修正因子的神经网络关联模型.用于实际的仿真计算时,修正前的换热量误差最大28.96%,平均为11.12%;采用多项式修正后误差最大15.33%,平均5.38%;采用神经网络修正后误差最大4.9%,平均1.0%.     

粒径对煅烧石油焦颗粒与换热器一次换热的影响

针对煅烧石油焦与换热器的一次换热过程,构建了菱面体堆积条件下的非稳态传热模型,系统研究了粒径变化对一次换热过程的影响规律。研究结果表明:随着换热时间的增加,颗粒堆的温度和比焓均呈现先快后慢的下降趋势。随着粒径的增加,壁面综合换热系数和放热率增加,有效换热时间减小。当粒径由1.77 mm增至14.6 mm,壁面综合换热系数由1.81 W/(m~2·K)增至16.41 W/(m~2·K),放热率从39.58%增至85.24%,有效换热时间从1 282 min降至218 min。     

分离式热管凝结换热特性的研究

建立了空气冷却实验台 ,热管的加热方式为电加热 ,工质为蒸馏水 .在 1∶ 1模型上对分离式热管管内凝结换热特性、不凝性气体对凝结换热的影响及不凝性气体的扩散规律进行了试验 ,得出分离式热管有一最佳充液率 ,其值为 45%左右 ;凝结换热系数随着蒸汽压力的增加略有降低 ,在实验的压力范围内 ,降低了 9.5% ;不凝性气体对分离式热管的凝结换热仅影响冷凝段下部较小部分 ,通过排气阀排出不凝性气体可有效地改善冷凝段下部的凝结换热 ;随着压力的增加 ,不凝性气体对分离式热管冷凝段的影响减少 .这些结论可用于分离式热管换热器的工程设计和控制     

轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响

为了降低轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响,利用计算流体力学软件Fluent,分别计算了考虑轴向导热模型和不考虑轴向导热模型的换热因子,引入无量纲参数传热恶化率(η)来评价轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响程度,讨论了流体工况下翅片类型(平直翅片和锯齿翅片)、翅片结构、流体种类、翅片材料等因素对η的影响。计算结果表明,轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响程度较大,流体工况下翅片类型、流体种类、翅片结构、翅片材料等因素对η均有所影响。其中,对于不同流体工况,当Re小于等于600时,η较大,此时在翅片的设计和选型时需要考虑轴向导热对其传热性能的影响;对于不同的翅片类型,在Re小于等于600时,锯齿型翅片的η低于平直翅片;对于不同翅片结构,无量纲参数β为70、翅片密度为4.1的此类平直翅片的η最大,在翅片选型时应尽量少选此类平直翅片;对于低温流体,Pr越大,其η越大;对于不同翅片材料,在综合考虑强化换热和减小轴向导热影响两方面因素下,并非高导热系数材料的传热性能最佳,而是在不同Re下,最大换热因子均对应一个最佳的导热系数。     

基于孔喉模型的多孔介质对流换热系数的分形研究

多孔介质作为一种良好的蓄热和换热材料,在工农业生产中有着广泛应用,获取准确和适用范围广的多孔介质对流换热系数有重要的研究价值。本文先介绍了多孔介质分形理论基础,然后基于多孔介质孔喉模型并结合分形理论、渗流理论及对流换热理论对多孔介质对流换热系数关联式进行理论推导,最后将得出的对流换热系数与传统对流换热系数进行对比并进行了修正。修正后的分形解与传统解比较一致,在孔隙率0.25~0.5的范围偏差较小,而其形式也验证了外部绕流比内部管流更接近多孔介质流动本质。     

螺旋折流板换热器结构参数多目标优化的数值模拟

针对螺旋角和搭接度对螺旋折流板换热器中的流体流动和传热特性具有重要影响的问题,采用数值模拟和多目标遗传算法优化结合的方法对螺旋折流板换热器的流动和传热特性进行了研究,并通过中心复合设计响应面法生成实验点进行了计算。研究表明:螺旋折流板换热器壳侧换热系数和压降均随螺旋角的增大而减小,随搭接度的增大而增大。由灵敏度分析可知,螺旋折流板换热器的换热系数和壳侧压降均与螺旋角呈负相关,与搭接度呈正相关,且二者对螺旋角的灵敏度更大。同时,由多目标遗传算法优化方法在连续的响应平面中得出使换热系数最大、壳侧压降最小时最优的3组结果,与原始结构相比,壳侧换热系数平均增加了28.3%,壳侧压降平均降低了19.37%,这对于螺旋折流板换热器结构参数的研究具有重要意义。     

载人飞船座舱内壁面温度偏差的预测

为了预测载人飞船地面热平衡实验时座舱内壁面温度与太空飞行时的偏差,分析了座舱内空气对流换热的近似实验方法的局限性,指出了空气对流换热系数是影响壁面温度的主要因素。由于重力场的影响,载人飞船地面热平衡实验时座舱内的空气对流换热系数与太空飞行时不同,使壁面温度偏离于太空飞行时的真实情况。为了修正地面实验数据,提出了壁面温度偏差的预测方法。     

带扰流孔的矩形翅片表面换热机理的实验研究

采用质热比拟技术，对带扰流孔的矩形翅片椭圆管翅片表面的局部和平均传质系数进行实验研究，通过对翅片表面局部传质系数的测定，揭示了翅片表面气流的流动和对流换热机理，以及扰流孔对单排管翅片表面换热的影响，结果表明，在一定参数下，增加扰流孔数可使换热强化，但中间位置的扰流孔对换热起的作用不大。     

75kW微型燃气轮机回热器传热性能试验

研究等流量法在高温回热器试验台上的应用．用等流量法(修正的等雷诺数方法)对75kW回热器进行传热性能试验，并进行传热数据分析．从总传热系数K中分离两侧的表面传热系数h，获得了有工程应用价值的Nu-Re准则关系式．     

基于试验数据反馈的稳态考验回路换热系统传热性能再评价

准确衡量稳态考验回路换热系统的换热能力以及评估该能力与燃料组件辐照参数的匹配性,是保障稳态辐照考验安全有效实施的前提。本文主要针对燃料组件稳态辐照考验,结合高温高压辐照试验回路历史运行数据,建立一种面向再生式换热器传热性能的再评价方法,以准确预测试验回路应用于不同辐照考验参数的有效性。研究表明,消除运行换热器试验数据中的散热影响以及在计算中将再生段以及冷却段的换热面积裕量计算接近于0是有效开展稳态考验回路换热系统传热特性再评价的前置条件。采用同时对再生式换热器的再生段及冷却段的传热系数进行修正并开展换热能力再评价对换热器的换热功率预测准确有效,通过再评价方法在整体上获得的再评价功率相较于试验功率的平均偏差约为1.8%,远优于传统方法计算中20.7%~26.0%的偏差。传统计算功率普遍高于再评价功率,且高出的幅度与一次水流量密切相关,而受一次水的入口温度影响较弱。     

移动床气固流与水平埋管的传热特性研究

对正压差条件下顺重力移动床气体－颗粒流与水平埋管的传热特性进行了实验及理论研究，揭示了埋管表面附近气体颗粒局部流动及换热的特点，建立并简化求解了描述移动床气固流与埋管间传热的物理数学模型，结果表明，细颗粒气固移动床的床层颗粒质量流率是影响传热效果的主要因素，压力作用则是通过改变床层颗粒质量流率及气体渗流率和热容来影响传热的。     

单组分体系质量交换网络和换热网络同步综合

为实现单组份体系质量交换网络(mass exchanger network,MEN)和换热网络(heat exchanger network,HEN)同步综合,提出一种新的综合方法,并针对过程系统中质量交换网络和换热网络耦合关系强、连接参数(传质温度)作为优化变量在两网络同步优化时难度大的问题提出了解决方案。采用质量夹点法综合质量交换网络、虚拟温焓图法综合换热网络来构造总网络数学模型,并通过提出连接参数与总网络同时优化的策略,实现质量和换热总网络(com-bined mass and heat exchanger network,CM&HEN)全局同步优化。采用实例对所提方法进行验证,结果表明:该方法所需的年度总费用更低,说明该方法不仅能够实现同步综合,而且能获得更优解。     

传导面积及轴向导热对高温换热设备管口区传热的影响

对高温换热设备管口区的传热进行了深入的分析。采用数值计算方法着重研究了管口单元传导面积和管段轴向导热对管口区温度场的影响,得到了管口最高温度与延伸管段长度之间的关系。将计算结果与不考虑这两个因素时的已有结果进行了比较,表明对于高温换热设备管口结构的控温防护而言,其影响是不可忽略的。     

双室流化换热器传热分析

介绍了一种用于腐蚀性乏气余热回收的新型无管束磨损的间热式换热器——双室流化换热器．类比壳管式换热器传热分析,对其传热特性进行了理论研究．研究表明,换热器总热阻由两流化床气固换热热阻和颗粒循环流动传热热阻串联而成;颗粒流量在一定范围内可控制其传热过程;加大气流速度,增加床层横截面积,选用大颗粒及加大颗粒流量等均可强化其传热．为后期研究其传热特性及工业应用提供了理论依据．     

换热器传热效率与强化对高温热泵性能的影响

溶液换热器是高温吸收式热泵的重要部件之一。它的传热效率及其传热强化对提高系统性能,降低热泵系统的设备费和操作费是非常重要的。本文分析计算了不同传热效率对系统性能的影响,并分析了换热器传热温差与(火用)损及传热效率的关系,提出采用强化传热元件和评价热泵系统性能的关联式。     

地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,在考虑埋管流体温度的沿程变化及U型管2支间热干扰的基础上,基于能量平衡建立了钻孔内U型埋管的稳态传热模型.用所建U型埋管传热模型对地源热泵系统的运行特性进行了动态模拟,得出了埋管出口流体温度、钻孔瞬时壁温、单位埋管吸热量及热泵COP随运行时间的变化规律.所建埋管模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.