人工糙管中湍流传热与温度分布

以横肋管为典型人工糙管,空气为试验介质,恒热流操作,进行湍流传热时径向温度分布和传热特性的测定,试验Re为20000～70000.所得湍流核心区温度分布可以对数分布律和温度亏损律表示,式中常数与粗糙几何参数有关.由测得的温度分布和速度分布计算了湍流粘度和湍流导温系数.此外,还进行了温度脉动特性的测定.传热系数测定结果表明,人工粗糙管比光滑管强化150%～300%,传热膜系数可用简单关联式估算Nu/Nu_s=1+26(k/d)~(0.49)(S/K)~(-0.46)式中Nu_s=0.022Re~(0.8)Pr~(0.5)     

横槽管内降膜蒸发传热特性的实验研究

为探究不同参数对横槽管内降膜蒸发传热特性的影响规律,搭建了竖管降膜蒸发实验平台,开展了降膜蒸发传热实验,对光滑管与横槽管进行对比研究。在单位周边流量Γ=0.15—0.75 kg/(m·s),传热温差ΔT=10—16 K,热流密度q=12—36 kW/m~2,二次蒸汽雷诺数Re_v=1.5×10~4—4.5×10~4的范围内,测得了2种管型换热管内的降膜蒸发传热系数;分析了各参数对降膜蒸发传热特性的影响。研究结果表明,横槽管内降膜蒸发传热系数随单位周边流量、传热温差、热流密度及二次蒸汽雷诺数的增大而增大。横槽管内降膜蒸发传热系数约为光滑管的1.23倍,横槽管内壁特殊的环肋结构对降膜蒸发传热的强化作用明显。根据实验数据关联出横槽管降膜蒸发传热关联式。以上结论可为横槽管用于立式降膜蒸发器的研究提供有益参考。     

在新型水平三维内微肋管中R134a的凝结传热

以R1 34a为工质 ,对一种新型水平三维内微肋管内凝结传热性能进行了实验 .实验管件为外径 1 6mm ,内径 1 2mm的铜管 ,实验工况范围为 :质量通量 1 2 5～ 2 85kg·m- 2 ·s- 1 ;进口压力 0 .51～ 0 .77MPa ;蒸汽干度0 .1 4～ 1 .将实验得到的局部传热系数与相同工况下Shah的水平光滑管内凝结传热关系式的预测值进行了比较 ,结果在本实验质量通量范围内 ,该三维内微肋管的局部凝结传热系数 (x =0 .6时 )是光管的 1 .7～ 3倍 ,平均强化比为 2 .2 .     

插入物强化管内单相流体传热的研究

为寻求强化低Re数下气体传热的较好插入物型式,在Re=500-10000范围内,对6种插入物用氢气泡示踪法进行流态显示,在恒壁温条件下进行竖直管内空气传热和阻力对比试验,得出各插入物的f-Re和Nu-Re关联式,并对各插入物进行传热强化性能评价.在此基础上进行参数范围为e/D=0.067—0.234、S/e=3.89—13.25的螺旋片试验,得出其阻力和传热关联式.综合研究流态显示结果和传热性能评价,认为在层流或过渡流区,利用螺旋流与利用边界层分离二者相比较,前者可以耗能较少而获得同样的传热强化效果.     

粗糙肋面上湍流热量传递中场协同关系的数值分析

用数值模拟的方法将湍流流动的传热分为传热层流底层和湍流层，来考察传热层流底层中温度梯度矢量与速度夹角对湍流流动换热的影响，用场协同理论分析了湍流条件下粗糙肋面的传热强化问题.     

倾斜窄矩形通道内弹状流特性的实验研究

以空气和水为工质,应用高速摄影仪,对3.25 mm×43 mm的竖直和倾斜窄矩形通道的弹状流进行了可视化研究。按分液相雷诺数将流动分为层流区(Relo3000)和湍流区(Relo≥3000)。实验结果表明,在层流区,气弹上升速度随倾斜角度的增加而增大;在湍流区,倾斜角度对气弹上升速度的影响不明显。基于湍流区拟合得到的分布参数C0和班可夫系数CA分别为1.151和0.788,与实验数据具有较好的一致性。对于空泡份额Jones-Zuber模型和Ishii模型,在湍流区两者预测结果与实验基本一致,但在层流区,Jones-Zuber模型预测效果较好而Ishii模型偏差较大。     

流体在粗糙管管内及管隙间湍流流动阻力与传热的数据关联

本文分析了流体在规整型粗糙强化管束的管内和管隙间的流动和传热特性,讨论了湍流流体在规整型粗糙壁面上和在光滑壁面上动量与热量传递的差别,推导出光滑管和粗糙管管内及管隙间湍流流动的流体摩擦阻力系数和传热准数方程的关联式,并能较好地关联螺旋槽管、螺旋低翅片管和缩放管管内与管隙间的流体阻力和传热的实验数据.     

水平圆柱表面熔融硝酸盐自然对流传热规律

为了得到熔融硝酸盐的自然对流传热规律,对单一硝酸盐和三元混合硝酸盐分别采用6种不同直径(0.1、0.4、1、4、10、40 mm)水平圆柱体及3种不同介质温度(573、623、673 K)进行数值计算,与各经典关联式进行对比发现计算结果与Fand关联式的预测值最接近。对计算结果拟合得到水平圆柱表面熔融硝酸盐层流自然对流传热简单预测关联式,并与熔融Li NO3自然对流实验结果进行对比,发现实验结果在拟合关联式预测值的±20%范围内,验证了拟合关联式的可靠性。     

蒸发式冷凝器管外水膜传热性能实验研究

在一个单级压缩制冷循环系统中研究了蒸发式冷凝器管外水膜的传热性能.建立了蒸发式冷凝器管外水膜传热性能测试实验平台,调节不同操作参数,测试了喷淋密度和迎面风速对管外水膜传热性能的影响.结果表明,在实验条件下,管外水膜传热系数的实验值介于511.6～763.57 W·m-2·K-1.喷淋密度从0.023 kg·m-1·s-1增至0.059 kg·m-1·s-1和迎面风速从2.1 m·s-1增至3.3 m·s-1,实验条件下管外水膜传热系数的平均变化率分别为增加47.3%和减少5.5%,可见,管外水膜的传热主要受喷淋密度的影响.另外,通过对实验数据回归得到了管外水膜传热系数计算关联式,回归相关系数R为0.98,标准偏差为7.5%.最后,将实验关联式和国内外学者的关联式进行比较,表明实验得出的管外水膜传热系数计算关联式具有较好的一致性.管外水膜传热性能的实验结果对蒸发式冷凝器的设计和实际应用具有一定的指导意义.     

煤油在内螺纹管中流动沸腾强化传热特性

针对石油化工过程中沸腾传热设备技术改造的需要 ,在 3× 1 0 5Pa (绝对压力 )的条件下 ,对煤油在垂直内螺纹管中的上升流动沸腾传热进行了实验研究 ,将实验结果同煤油在光管中的实验结果进行了比较 .实验结果表明 ,内螺纹管中的沸腾换热系数是光管的 1 6～ 2倍 ,并且可在小温差条件下实现流动沸腾传热 .提出了煤油在内螺纹管中的流动沸腾换热系数的关联式 ,并对煤油在内螺纹管中的流动沸腾特性和强化传热机理进行了分析 .     

螺旋槽管中单相水与油湍流摩擦阻力与传热特性

对单相水与油分别在4根不同几何参数的螺旋槽管中湍流摩擦阻力与传热特性进行了试验研究。以动量传递与热量传递的模拟理论为基础,由试验结果的关联得到了动量传递粗糙度函数（R函数）与热量传递粗糙度函数（G函数）的表达式,并与前人工作进行了比较。针对油的Pr随温度变化较大的特性,提出了改进的强化传热性能评价方法,并据此对1号与2号试验管进行了评价。研究结果可用于换热器设计及优化螺旋槽管几何参数。     

立式螺旋管气液两相流摩擦阻力特性研究

分别以油 气、气 水为工质，对立式螺旋管内气液两相流的摩擦阻力特性进行实验研究。实验用螺旋管完全由内径为３９ｍｍ的有机玻璃管弯制而成，其螺旋直径２６５ｍｍ，全长４４９０ｍｍ。在对实验结果和前人有关研究进行分析的基础上，给出了两种流动条件下摩擦阻力的计算公式，并与实验结果进行了比较，两种流动条件下，预测值与实验数据的最大偏差分别在３０％和２０％之内。     

R410A-油混合物在7 mm强化管内流动沸腾的换热特性

实验研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在强化管内的流动沸腾换热特性,探索了质流密度、干度和平均油浓度对换热特性的影响。实验测试管为内螺纹强化管,长度为2000 mm、外径为7.0 mm。实验结果表明,纯制冷剂R410A的传热系数随干度的增大先增大后减小,峰值出现在干度为0.7～0.8左右;对于R410A-油混合物,在干度小于0.5的工况下,油的存在增强换热,在干度大于0.6的高干度情况下,传热系数随平均油浓度和干度的增大迅速降低。基于混合物性开发了R410A-油混合物在7 mm强化管内流动沸腾的换热关联式,新的关联式预测值与89%的实验数据的误差在±30%以内,平均误差为17.3%。     

纳米石墨冷冻机油对R600a流动沸腾换热的影响

搭建了纳米冷冻机油/制冷剂水平光管内流动沸腾换热测试实验台,研究了石墨/R600a纳米制冷剂在水平直光管内流动沸腾换热特性,分析了纳米石墨对含油制冷剂流动沸腾换热的影响。实验测试段为总长2.5 m、外径9.52 mm、内径8 mm、壁厚0.76 mm的紫铜管。在质量流速为150、200、250、300 kg·m-2·s-1下,分别测量纯R600a、含油R600a、不同质量分数(0.05%、0.1%、0.2%)纳米石墨冷冻机油和R600a混合物在水平光滑圆管内流动沸腾传热系数随干度的变化趋势。实验结果表明:纳米石墨的添加增强了含油制冷剂的流动沸腾换热。实验获得了基于石墨的含油纳米制冷剂流动沸腾换热关联式,关联式的预测值与94.5%的实验数据偏差在±15%以内。     

R410A-油混合物在7 mm直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降特性

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降特性。实验测试管为内螺纹强化管，外径为7.0 mm。实验工况的蒸发温度为5℃，质流密度为200～400 kg·m-2·s-1，热流密度为7.56～15.1 kW·m-2，入口干度为0.1～0.7，平均油浓度为0～5%。实验结果表明，R410A-油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降随平均油浓度和质流密度的增大而增大。基于混合物性开发了R410A-油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的压降关联式。直强化管内的摩擦压降关联式与97%以上的实验数据的偏差均在±10%以内;C形强化管内的摩擦压降关联式与95％的实验数据的误差在±15％以内。     

同心环形管强迫流动与传热实验研究

在高温高压沸腾二相流实验系统上,实验研究了窄缝为2.05 mm的同心环形管,在不同加热条件下水的流动阻力与传热特性。2种加热方式为单内管或单外管电加热,通过处理实验测量的管壁温度获得传热系数。得到了以下结果:层流向紊流转变的临界雷诺数为2 300;环形管内的流动阻力系数小于普通圆管,外管加热时的摩擦系数小于非加热条件时的数值;窄缝环形管内换热有一定强化,高于相同条件下的圆管内紊流换热;内外管同时加热时,相比仅外管加热而言,外管的换热得到了抑制;得到了环形管内流动摩擦阻力系数与传热系数的实验关联式。     

乙二醇溶液水平新型多头内螺纹管内流阻特性

建立了水平管内绝热流动阻力特性试验系统,试验研究了乙二醇溶液在两种新型多头内螺纹管内的流动特性。试验中,乙二醇体积分数为15%,两种试验管公称内径为22 mm与16 mm、螺纹头数为60头与38头、螺旋升角为45°与60°、相对粗糙高为0.022与0.053,测试段长度分别为2643 mm与2945 mm,Pr范围13.9～23.2,Re范围4000～33000。结果表明:多头内螺纹管阻力系数达到极大值之前的变化趋势与均匀粗糙管显著不同,而且无法通过既有多头内螺纹管经验模型准确描述;多头内螺纹管内达到阻力系数极大值的分界点Re为内肋结构参数的函数;入口效应对内螺纹管阻力系数的影响随Re增加而增大,传统的判别入口段可忽略的判据(l/d_i>60)并不适用于多头内螺纹管,尤其是在Re>20000的工况;既有多头内螺纹管经验模型适用工况条件有待进一步拓宽,多头内螺纹结构流动阻力的作用机制、阻力系数出现极大值的分界点的变化规律有待进一步试验探索。     

换热管内置螺旋形扭带阻力与传热特性的实验研究

为了研究螺旋形扭带阻力与传热特性,选取了不同宽度（6、7和8 mm）的3种扭率（2.0、3.0、4.0）、3种螺距比（1.5、2.0、2.5）的参数组合下共27根螺旋形扭带插入换热管内进行实验.实验结果表明,插入螺旋形扭带后换热管内流动阻力和传热效果都有明显提高.通过对实验数据的多元线性回归分析,建立了相应的阻力系数和努赛尔数关联式.并且由强化传热综合性能评价分析,在实验雷诺数范围内得出强化传热综合性能评价因子φ=1.063～1.587,证明了实验研究的扭带具有强化传热的应用价值.     

垂直U型管两相流流型和传热研究——(Ⅲ)用管内扰流子消除U型管沸腾传热恶化的研究

为解决大型合成氨装置U型管高压废热锅炉爆管问题,在P=106×10~5Pa压力下试验了三种管内扰流子结构型式,对消除U型管沸腾传热恶化具有很好的效果.试验确定了三种扰流子型式的阻力特性,得出了单相阻力系数与雷诺数的关系特性,用Chisholm方程求得了两相流摩擦压降倍率与含汽率关系,建立了关联式.在水-空气试验台上进行了扰流子的流型观察试验,建立了流型图.试验得出单头扰流片阻力最小,结构简单,建议用于U型管废热锅炉消除传热恶化,以确保废热锅炉的安全运行.     

换热管内置开边槽扭带的阻力与传热特性研究＊

将21种不同结构参数的铝制扭带分别置入换热管进行冷态和热态实验,研究并分析了换热管内置开三角形边槽扭带的阻力和传热特性。实验结果表明,插入开边槽扭带后管内的流动阻力和传热系数都有较大的提高。通过多元线性回归分析,得到了相应的阻力系数关联式和换热系数关联式。由强化传热性能评价分析,得到评价因子φ=1．05～1．35,证明了所研究的扭带具有强化传热的应用价值。