高温粉体与水冷壁面传热的实验研究

针对粉体换热器传热系数低的现象,探索采用改变主导热阻的方法提高粉体换热器传热系数.文章设计了圆弧通道和直板通道研究粉体与水冷壁面之间的对流换热,用水冷滚筒研究滚筒冷渣机内高温粉体与滚筒之间的换热能力.研究结果表明:粉体与水冷金属壁面之间的对流换热系数远大于同等条件下的接触导热为主导热阻的换热系数;滚筒颗粒床中存在难以冷...     

超临界二氧化碳细管内流动与换热特性分析研究

对超临界压力下二氧化碳在水平管内的对流换热进行了模拟研究,分析了热流密度、壁面温度、质量流量以及压力等对二氧化碳对流换热的影响.结果表明:热流密度和壁面温度对换热系数的影响相对较小,质量流量和压力的影响较为显著,质量流量升高,传热系数有明显提高,压力越接近二氧化碳的临界压力,传热系数在临界点附近的变化越明显,峰值越高.     

相变木塑围护结构热工性能实验与数值模拟

为对相变木塑围护结构的热工性能进行研究,以相变木塑复合构件为基础制成缩尺实验箱,对箱内温度实时监测,采用辐射蓄热、对流放热的方式对相变木塑复合构件的热工性能进行了测试,得出:相变木塑墙体比普通木塑墙体有更理想的室温调节能力,光照的不足对墙体蓄、放热能力影响很大,相变木塑墙体在阴天光照条件下相比于晴天温控能力大大降低.为对相变木塑围护结构的热工性能进行改善,建立相变传热物理模型及数学模型,利用MATLAB软件进行室内温度、相变内墙与室内空气对流换热量、相变内墙表面温度的数值模拟,得出:提高材料导热系数及增大墙体对流换热强度均能改善相变木塑墙体的热工特性,随着导热系数的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至15.7℃,同时对流换热量和内墙温度增加,但增加幅度十分有限,随着对流换热强度的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至16.3℃,同时夜间相变墙体表面对流换热量显著增加,增加幅度明显,所以提高对流换热强度更具热工性能的改善潜力.     

非结构网格中导热和辐射复合传热的数值计算

用基元（based-cell）-有限容积法FVM（Finite Volume Method）求解介质空间导热和辐射复合传热问题.在非结构化网格中离散复合换热方程,并编写计算程序.对复合换热方程中的辐射源项进行特殊处理,同时,结合复合换热方程和介质特性,找出无量纲参数光学厚度τ、导热辐射系数N和散射系数ω.并在非结构化四边形网格中,对这些参数的变化进行数值计算,从中得出这两种传热模型藕合的基本规律.当N=0.1和ω=0.1时,光学厚度τ在低温区,敏感性不断加大,并随着散射系数ω的增大而减小;当N=0.1和τ=0.5时,散射系数ω在低温区,在小于1的数量级时,比较敏感;当ω=0.5和τ=0.5时,导热辐射系数N的影响十分有限.     

椭圆管外含不凝结气体自然对流凝结换热性能研究

特殊的换热管型有利于加快气液膜排泄及分离,使换热器的换热性能提高,达到节能的目的。在自然对流的情况下,基于双膜理论和边界层理论,在考虑气液界面热阻的情况下,建立了椭圆管外气、液膜厚度及传热系数的数学模型,利用C++软件进行编程得到不同初始参数、曲率下的气、液膜厚度、凝液量、气、液膜热阻、气液界面热阻和传热系数沿管壁的分布规律。研究结果表明:其他条件不变,传热系数随管壁温度的增大而增大,随混合气压力的增大而减小,随不凝结气含量的增大而减小;对于当量直径相同的椭圆管,其他条件不变,曲率越大,越易发生液膜分离,传热系数越大。管外存在不凝结气体时,气膜热阻液膜热阻》气液界面热阻。计算结果与文献基本相符,能够较好的反映实际,为强化换热提供一定理论指导。     

建筑外壁面换热系数对室内自然对流传热影响

为研究建筑外壁面换热系数与供暖室内自然对流换热的关联性,采用修正的湍流k-ε模型对外墙外壁面不同换热系数情况下的室内自然对流换热过程进行了数值分析并对比了热负荷值。结果表明:在满足室内供暖温度(18℃)要求条件下,考虑外界辐射和蒸发对外壁面换热过程的作用(外壁面换热系数取8.1 W·m-2·°C-1),所得散热器表面的换热能力要低于按照暖通设计规范取值(外壁面换热系数取23.3 W·m-2·°C-1)所得结果,两种取值方式对室内温度场和舒适性的影响很微弱,但所得室内热负荷之间的差异达到了6.2%。     

空气对水平管内蒸汽强制对流冷凝换热特性的影响

为了研究含空气蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热特性,通过实验分析了空气含量及气相流速对局部换热系数的影响;分析了不同空气入口质量分数下,局部换热系数与换热管上、下壁面温度沿换热管轴向的分布规律。结果表明:局部换热系数随空气质量分数的增加而减小,而气相流速的增加会削弱空气对冷凝换热的抑制效果;与纯蒸汽冷凝不同,换热管外下壁面温度会在轴向某一位置后大于上壁面,并且随着入口空气质量分数的增加,该位置逐渐向换热管入口移动;局部换热系数沿轴向变化结果在环状流和波状流条件下存在差异,当空气含量增加时,这种差异会随之减小,使得换热管内局部换热系数轴向变化规律趋于一致。     

恒热流下湍流振荡流动与换热的数值模拟

为解决管内流体流动换热效率低及污垢沉积等问题,本文采用FLUENT6.3软件中的标准k-ε模型,对恒热流条件下圆管湍流振荡流动与换热进行了数值模拟,给出了管内流体流动的特点及区域边界条件,并对振荡流对表面传热系数和壁面切应力的影响进行对比分析。分析结果表明,当流体为非清洁水时,换热表面会有杂质沉积而形成污垢热阻,严重降低换热效率,而振荡流可以大幅增加最大壁面切应力,壁面切应力不仅会阻碍换热过程中非清洁水中杂质在换热表面的沉积,使换热设备一直保持在高效换热状态,而且还会冲击已沉积在换热表面的污垢层,使其脱落而减小污垢热阻,提高换热效率,所以振荡流在非清洁水换热过程中可以起到防除污垢的作用,提高换热过程中的换热效率,使换热设备一直保持在高效换热状态下。该研究为解决非清洁水换热过程中的污垢沉积问题提供了理论参考。     

汽-气凝结液膜分布及换热特性的研究

基于双膜理论和边界层理论建立了水平管外汽-气层流凝结液膜厚度的数学模型.以水蒸汽-空气为例进行了计算,通过与相关文献进行比较验证,能反映汽-气凝结的换热特性.计算结果表明,沿管壁向下,液膜厚度逐渐增大,总传热系数逐渐减小,变化梯度均逐渐增大;若气膜分离,液膜厚度突增,换热系数有所增大,凝结换热强化.总传热系数随壁面过冷度减小而增大,随水蒸汽浓度减小而减小,随主流流速增大而增大.     

单井地热供暖关键因素分析

基于地热井内流体的流动换热方程以及岩石的能量方程,研究井直径、岩石导热系数、井深和地温梯度对采出水温度和采热功率的影响. 结果表明：单井采出水温度、采热功率和岩石温度场均随时间衰减,第1、10、20个供暖季对应的平均采热功率分别为755.01、660.02、639.42 kW,上述数据可用于热泵选型. 对于20 a的供暖期,当两井间距为200 m时不会产生热干扰;岩石导热热阻远大于井内对流热阻和井壁导热热阻,降低岩石的导热热阻是提高采热功率的最有效手段;增加井直径和岩石导热系数可以降低岩石导热热阻;岩石导热系数每增加0.5 W/（m·K）,采热功率增加100 kW;增加地温梯度和井深可以增大岩石和流体之间的传热温差,提高采热功率;地温梯度每增加10 K/km,采热功率增加213.54 kW.     

考虑结垢传质时管内紊流对流换热系数的确定

从热质传递的薄膜理论出发,结合Kern和Seaton提出的渐近污垢模型,研究在紊流状态下污垢形成阶段管内的对流换热特性,得到在考虑结垢传质过程条件下管内紊流对流换热系数的计算式。研究结果表明,污垢的沉积使总的对流换热系数随时间的推移逐渐下降最后趋于一定值,与没有污垢时的情况相比,在污垢形成的初始阶段出现换热增强的现象,但此效果并不明显,且污垢对管内对流换热效果受到管径、管壁温、流速及流体入口温度等因素的影响。     

链条炉炉膛加煤粉复合燃烧的辐射换热计算

在火床为漫黑体、水冷壁和炉墙为漫灰体、炉墙绝热、忽略对流换热的前提下，分别以上下水冷壁为研究对象，用直接计算辐射换热量的方法，推导得出了链条炉排上方加煤粉复合燃烧锅炉炉膛的辐射换热方程。     

石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究

使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000~6 500范围内的对流换热系数。实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响。     

Fe_3O_4-水纳米流体对流换热特性的实验研究

建立了纳米流体传热性能的测试系统,测试了不同体积分数的Fe3O4-水纳米流体在雷诺数为3 000-10 000内的管内对流换热系数。实验结果表明,在水中添加Fe3O4纳米粒子增大了管内对流换热系数,增加了液体的传热效果;影响纳米流体对流换热系数的主要因素有纳米粒子的浓度及纳米粒子导热系数。     

辐射废锅内高温高压合成气的辐射特性

以Edwards的指数宽带模型为基准,研究了含一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的整体煤气化联合循环系统(IGCC)气化炉出口合成气在高温高压环境下的辐射特性,计算出了混合物在不同气体温度、压力、壁面温度和射线行程长度下的总吸收比和总发射率,并将低压下的值与Hottel线算图进行了对比,对比结果良好.针对一工程实际IGCC(压力3.5MPa、平均温度约1300K)辐射余热锅炉,选用了合理的辐射与对流换热模型,将指数宽带模型应用于炉内换热计算,结果显示:辐射换热是炉内主要换热方式,辐射换热可达总换热量的70%左右,炉膛出口烟温计算值与现场值符合较好.     

长方形截面通道内的充分发展对流换热问题的数值研究

利用FVM(有限容积法)研究了长方形截面通道内的充分发展对流换热问题,得出了壁温均匀下不同高、宽比长方形截面通道内流动与换热的充分发展区域的阻力系数及Nu数.数值研究结果表明,该方法可获得较准确的解.     

油封低温冷却器折流板开孔的传热性能

针对油封低温冷却器压降较大的问题,利用计算流体动力学（CFD）软件Fluent分析油封低温冷却器折流板开孔对冷却器流场和传热性能的影响.首先探讨不同折流板数量、壳程流速等参数对折流板开孔引起的传热性能及压降变化规律,其次分析折流板开孔对冷却器综合性能的影响,最后探寻折流板开孔后冷却器传热性能和压降关系的内在联系.结果表明,折流板开孔引起油封冷却器压降和传热系数的显著变化,且压降比传热系数变化更明显,折流板开孔后压降减少40%50%,而传热系数也降低了15%20%.在等换热面积和等压降情况下,折流板开孔冷却器传热系数可以提高10%左右.     

肋片强化矩形截面螺旋通道换热特性研究

应用CFD软件研究肋片对矩形截面螺旋通道湍流换热的强化作用,基于正交螺旋坐标系分析通道内流场和温度场分布.结果表明:对于单一矩形截面螺旋通道,换热壁面中心线附近受二次流影响较弱,换热效果较差.在此处安装扰流肋片后,矩形截面中心处产生了附加的二次流.研究范围内,加装肋片后的对流换热系数α是未加装肋片的1.03~1.2倍,流动阻力系数f是未加装肋片的1.003~1.033倍;强化传热因子j在0.911~1.067之间.低雷诺数下的低高度肋片综合强化换热效果较好.     

滚筒冷渣机内传热过程研究

采用一维方法计算了滚筒冷渣机的传热过程,获得了相关参数的温度分布和传热分布.探讨了滚筒冷渣机强化传热方法和技术措施及必须处理好的技术矛盾。     

热桥对居住建筑外墙传热性能的影响分析

热桥的主要影响是增加了墙体局部传热．选取几种夏热冬冷地区常用外墙，分别对其平均传热系数进行计算，与主体部位传热系数进行了比较，分析了不同结构、不同外墙宽度及不同窗墙比情况下热桥对墙体平均传热系数的影响．