类菱形肋片流道印刷电路板换热器热工水力特性研究

为研究类菱形肋片流道印刷电路板换热器热工水力特性，采用数值模拟方法，以冷侧超临界二氧化碳(S-CO₂)和热侧气态CO₂为工质，分析了冷侧进口温度313.15～353.15 K，热侧进口温度553.15～593.15 K，冷热侧热工水力特性的变化，比较了NACA0030翼型肋片流道和类菱形肋片流道的综合性能。结果表明：S-CO₂入口温度增大40.0 K，总换热量减小23.91%，冷、热侧压降分别增大29.95%、11.14%；气态CO₂温度增大40.0 K，总换热量增大16.40%，冷、热侧压降分别增大9.42%、7.43%,S-CO₂入口温度变化对热工水力特性的影响更明显；类菱形肋片流道印刷电路板换热器有着更小的流动阻力和较好的综合性能。该研究结果对间断型印刷电路板换热器设计有一定的参考意义。     

微通道换热器翅片参数研究

本文基于ε-NTU方法,建立了百叶窗翅片微通道换热器的数值模型。模型计算值与实验结果一致性较好,偏差在7%以内。本文研究了翅片参数对于换热器性能的影响,结果表明翅片间距对于换热量的影响较大,减小翅片间距可增加17%的换热量;在相同的迎风面积和翅化比下,增大翅片高度对于换热器性能影响不大,但可以降低20%的换热器成本。     

不同流道结构的印刷电路板烟气换热器性能对比研究

内燃机余热回收技术对节能减排具有重要意义,其中超临界二氧化碳（S-CO₂）动力循环系统因成本低、环境友好等优点,受到越来越多的关注。烟气换热器作为S-CO₂动力循环系统的关键部件,其换热性能直接影响循环整体效率。印刷电路板换热器具有换热效率高、结构紧凑的特点,但目前鲜有在内燃机余热回收上的应用。因此,本文开展印刷电路板烟气换热器的结构设计及优化工作。设计了3种S-CO₂侧流道结构的烟气换热器,并通过数值模拟,对比了不同流道结构对换热器内部流动及换热性能的影响。结果表明,镂空流道烟气换热器的单位质量换热量与Kv值远高于直角流道换热器和圆角流道换热器,说明镂空流道印刷电路板换热器可以更好地满足小型化、紧凑化的要求。     

花瓣管强化电站冷油器传热的试验与分析

在电站冷油器采用花瓣管作强化元件改善油冷却器传热性能时，工业试验的测试结果表明，在外侧油流量较低时，花瓣管的强化传热效果不明显，随着花瓣管外侧油流量增加，强化传热效果显著。由场协同理论分析得知，由于花瓣管的特殊结构产生一个分速度，可使得换热器中的温度梯度与流速矢量的夹角减小，传热量增加，产生强化传热效果。     

四墙布置切圆燃烧锅炉烟道内流场的模式试验研究

在开发和研究新型的四墙布置切圆锅炉时，专项研究了烟道内的流场分布。掌握报烟道内左右两侧烟气流速偏差情况及速度分布的不均匀性。试验结果表明，由于该新型锅炉炉膛出口处残余旋转弱，故烟道内烟气流速偏差甚小。     

四墙布置切圆燃烧锅炉烟道内流场的模化试验研究

在开发和研究新型的四墙布置切圆燃烧锅炉时，专项研究了烟道内的流场分布。掌握了烟道内左右两侧烟气流速偏差情况及速度分布的不均匀性。试验结果表明，由于该新型锅炉炉膛出口处残余旋转弱，故烟道内烟气流速偏差甚小。     

超声测流在渐缩流道中的应用及其准确度分析

多声道超声测流装置用于圆形管道或矩形方涵时具有成熟的数学模型,用于泵站入口的渐缩流道时,由于流道截面积的变化和内部流速分布的复杂性,大大提升了流量测量的难度。本文利用CFD模拟了前柳林泵站渐缩流道的内部流场,分析了超声测流装置的声道流速分布特征,比较了渐缩流道中两种不同流量计算模型的测量准确度。结果表明,渐缩流道中应用矩形流道算法导致的流量计算误差大约在3% ~ 4%之间,矩形优化算法OWIRS的准确度提升并不适用于渐缩流道,通过修正G-L方法计算截面的位置可以提升测量准确度。实际测量中声道缺失会导致明显的流量系统偏差,利用曲线拟合的方法可以在一定程度上使偏差得到补偿。     

氟塑料换热器传热特性实验研究与模型优化

氟塑料换热器优良的耐腐蚀特性,为电厂低温烟气余热回收提供了新的解决途径。针对氟塑料换热器开展实验研究,氟塑料换热管束表面光滑对层流边界层的附加扰动较弱,管外对流传热系数较金属换热材料偏低。茹卡乌斯卡斯经典关联式直接应用于塑料换热器存在约40%偏差。结合风洞实验数据,得到换热器在不同风速下的总传热系数、管外对流传热系数、空气阻力特性和各环节热阻分布特性。     

折流挡板倾斜角度对管壳式换热器传热影响的数值模拟

利用CFD软件,通过对小型管壳式换热器建立数值模型,研究改变折流挡板倾斜角度(0°、5°、10°、15°、30°和45°)对换热器内部流场以及换热效果的影响规律。结果表明:在不同入口水速下(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 m/s),换热器内水流温升率和总热传率受折流挡板倾斜角度变化的影响规律不同;随着折流挡板倾斜角度的逐渐增大,换热器内部压力分布逐渐均匀,换热器进、出口压降减小;折流挡板倾斜角度取5°时,可以获得较小的压降率、较大的温升率和总热传率。     

电站循环水泵进水流道水力特性及整流优化研究

循环水泵进水条件的优劣对循环水泵效率及是否出现汽蚀和振动有显著影响。针对某电站300 MW机组循环水泵振动问题,采用RNG湍流模型对其进水流道水力特性开展三维数值模拟研究,分析了进水流道整体水流流态、泵吸水喇叭口附近区域流场、泵体周围流速分布,并对其进行了整流优化改造方案研究。结果表明,循环水流道斜坡坡度较大,导致水流扩散不均匀,表面流速较大,在斜坡底面和进水池存在较大漩涡;泵吸水喇叭口截面水流严重不对称,出现较明显偏流,泵进水条件恶劣;采取有效整流消涡措施可以改善循环水流道水流流态,均匀流速,改善泵进水条件。     

针肋套管换热元件的传热及阻力性能试验研究与分析

对气流纵掠不同结构参数的针肋套管换热元件的传热及阻力特性进行了试验研究,得到了该种换热元件的传热及阻力性能的实验准则关联式,进一步就不同结构参数对针肋套管热力性能的影响进行了比较分析,并为该种换热元件的工业应用提供了可靠的试验数据和设计依据。     

内螺旋外棘齿管管内对流换热与流阻特性实验研究

针对发电厂换热器的特点及无铜化运行需求,开发出一种新型钢质双面强化传热管———内螺旋外棘齿管,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管对流换热特性和流阻性能进行了实验研究。根据大量实验数据,采用多元线性回归法得到了具有较高精度的管内换热努塞尔数Nu及阻力系数 f计算关联式,并对结构参数对管内换热与流阻特性的影响进行了分析,研究结果为冷凝式换热器的设计及改造提供了理论依据。     

暖风器集箱系统并联管组流量偏差因素的研究

低温省煤器与暖风器联合循环系统是一种能够有效提高机组效率、解决空气预热器堵塞问题的系统,目前在不少电站锅炉上已有应用,取得了较好的效果。但是,在实际应用中,该系统普遍存在流量分配不均匀的问题,尤其在北方冬季会出现暖风器换热管由于流量偏差而导致的冻裂现象,严重影响设备的安全运行。针对该问题,从暖风器内工质流量分配的机理入手,分别建立了基于FLUENT平台的数值计算模型和基于Visual Basic 6.0平台的水动力计算模型。通过大量的计算对比,深入分析了热负荷、工质侧重力、工质流速、管间距、进出口集箱布置位置等参数对换热管流量不均的影响。研究结果表明：随着热负荷的增加,流量偏差显著增大;随着集箱高度的增加,集箱内重力影响增大,流量偏差也会明显变大;随着流速的增加,强制流动在集箱内的作用逐渐增强,弱化了集箱内的重力影响,流量偏差变小。热负荷和重力的耦合作用是导致暖风器内流量偏差的主要原因。最后,基于计算分析的结果,提出了抑制流量偏差的几种方案。研究成果为暖风器的合理设计和解决暖风器换热管冻裂问题提供了有力的技术支持。     

换热器冗余面积计算新方法

污垢是影响换热器传热性能的一个重要因素。在分析现有换热器冗余面积计算式存在局限性的基础上，提出新的换热器冗余面积计算式；对洁净换热器总传热系数与污垢换热器在不考虑污垢热阻时的传热系数之比，以及洁净换热器总传热系数和污垢热阻等参数对换热器冗余面积的影响进行了探讨。     

发夹式换热器大温差启动研究

简要介绍了发夹式换热器工作原理及结构优势,在高温高压工况条件下,冷热流体进行大温差换热,通过数值模拟研究冷态启动过程中:管内空置时,壳侧为注满低温热流体状态,高温热流体以小流量缓慢注入换热器内与低温热流体混合,研究壳侧流量对壳侧温升速率的影响;当壳侧温度达到需要高温时,管侧进入冷流体,模拟冷流体温升变化与流量的关系;强度方面通过对换热管及管板进行防冲击热应力分析,对管板以及整个换热器承受温差冲击时进行设备安全性评估;最终保证换热器在大温差情况下的启动安全性。     

大型燃气轮机余热锅炉进口烟道速度均匀性研究

通过对燃气轮机出口与锅炉本体进口之间过渡烟道的数值模拟，得出不同仰角上面板烟道出口的速度分布。根据出口速度均匀性，确定了最佳仰角。此外，对非均速进口气流流经锅炉管束时的流场也进行了数值模拟，结果表明：大约经过4～5排管子，主气流速度即趋于均匀。在管箱顶部和底部，存在局部高速区，易造成管子磨损。这些结论已用于燃机余热锅炉的设计，并取得良好效果，使烟气均匀性问题得到解决。     

结构对横纹管综合性能影响的研究

对多种结构的横纹管管内速度场和温度场进行了数值模拟,按场协同原理分析了其中3.种横纹管管内湍流换热情况.考虑不同管型的流动阻力差异,对其换热能力进行了综合评价比较,从而得出最佳管型.分析结果表明:在入口流速为0.5～3 m/s的范围内,最佳管型的综合换热能力是常用横纹管的1.3倍左右.     

分离式热管回热器用于热泵干燥系统传热分析

在回热闭式热泵干燥系统中,用分离式热管将进入蒸发器的空气先行冷却,取得湿空气的热量,同时又用这部分热量来加热出蒸发器的干空气,以提高热泵干燥系统的去湿能力。该文分析了分离式热管在这种工况下的传热性能,并根据热泵干燥系统的特点,对热管回热器作了具体的设计。最后,分别对有热管回热器和无热管回热器的热泵干燥系统进行了实验对比,取得了满意的结果。     

热辐射对圆管内层流半透明流体换热的影响

通过数值模拟圆管内半透明流体层流充分发展流动时的辐射与对流耦合换热,了辐射对耦合换热中的温度分布及对流换热的影响,流体是吸收,发射与各向同性散射常物性百介质,管壁温度保持均匀,恒定。采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的非线性积分一微分形式的辐射的传递方程,以获得介质内的辐射换热项,并将该项作为耦合换热能量控制方程的源项处理。采用控制容积法离散能量控制方程,并结合管内层流充分发展流的速度分布进行数值求解,在不同的贝克利数和光学厚度条件下,考察了介质的辐射－导热参数以及散射反照率对耦合换热中的无量纲温度分布及对流换热局部努射尔数分布的影响。研究结果表明,热辐射对圆管内层流半透明流体的传热特征有重要影响,除了促进流体内温度场的发展外,热辐射作用还使对流换热局部努谢尔数分布发生较大变化。与相应条件下无辐射伴随发生的对流换热相比,辐射与对流耦合换热中的对流换热局部努谢尔数在加热起始位置附近的一个区域内首先下降,然后逐渐回升,随着热边界层的充分发展最终达到一个更高的数值,并保持稳定,对加热管（流体被加热）和冷却管两种不同场合中的耦合换热,热辐射在后者中所起的作用更加明显。     

新型平板热管相变蓄热器蓄放热性能分析

采用石蜡作为蓄热换热介质,将新型平板热管作为换热元件以强化换热,并在平板热管两侧平面添加纵向翅片,设计了一套热管式相变储热换热器实验装置,对相变蓄热换热器的蓄、放热特性进行了实验研究。测定了石蜡的温度分布随时间变化的规律;改变充、放热流体工况,分析了不同流量和流体温度对蓄放热过程的影响。通过分析发现,新型平板微热管阵列在相变蓄热器的蓄放热过程很好地发挥了强化传热元件的作用,蓄热过程中,传热流体温度越高,相变材料的熔化速率也越大;放热过程中,相同的流体温度下,随着流体流速的增大,蓄热器的放热速率逐渐增加。实验结果表明,新型平板热管蓄热器蓄放热效果良好。