扇叶型折流板换热器壳程性能及传热机理的数值模拟

利用数值模拟方法比较分析了扇叶型折流板换热器及螺旋折流板换热器流动传热性能及传热机理。结果表明:两种换热器壳程流动状态相近,流体倾斜于管束流动;扇叶型折流板换热器壳程传热系数和压降大于螺旋折流板换热器;雷诺数2 500—5 500时扇叶型折流板换热器综合性能低于螺旋折流板换热器,当雷诺数大于6 500时扇叶型折流板换热器综合性能略高于螺旋折流板换热器;扇叶型折流板换热器内壳程流体要比螺旋折流板换热器中的壳程流体更早的进入充分发展阶段,导致扇叶型折流板换热性能较高;扇叶型折流板换热器壳程流体流场和温度场协同性优于螺旋折流板换热器,因此前者具有更好的对流传热性能。     

气体压缩机中冷器的节能节材实验研究

中冷器的主要功能是排除气体被压缩过程产生的热量,是提高压缩机效率的重要设备。从传热阻力看,壳程空气的热阻占总热组的80%以上,壳程气体阻力大,风机或压缩机能耗较大。要提高中冷器的传热性能,关键是强化壳程空气的对流传热和减小壳程空气的流动阻力。着重介绍气冷侧强化传热技术产生的节能效益,建立扭曲管中冷器和传统弓形折流板中冷器并行对比实验测试平台,通过改变壳程空气质量流量、管内循环水温度和流量等参数以测试其热力性能和压降损失,实验结果表明,扭曲管中冷器的壳程气体压降小,综合传热性能明显优于传统弓形折流板中冷器35%-87%,低Re数条件下尤为显著。对压缩机冷却系统的优化设计有一定的指导作用。     

基于三叶扭曲膨胀管技术的油冷器实验分析

传统管壳式油冷却器的传热效率较低,且存在壳程流动死区及易结垢等缺点。本文采用新型三叶形扭曲膨胀管技术提高传统油冷器的传热。通过实验测试平台测试得到的三叶形扭曲膨胀管油冷器传热及压降数据,与光滑圆管油冷器、传统翅片管油冷器和花瓣状翅片管油冷器进行对比分析。研究结果表明,采用三叶形扭曲膨胀管技术能明显提高油冷器传热系数,但比外翅片管油冷器压降更高,在较低雷诺数下,三叶形扭曲膨胀管油冷器综合性能比翅片管油冷器差,而随雷诺数增加,其综合性能逐渐优于外翅片管油冷器,具有很好的推广应用前景。     

深冷文献消息(国内部分)

<正>93101 刺孔膜片式高效管壳换热器的壳方特性研究周理 安福等《化工学报》1992 №5 599~607对强化壳方传热的新技术──刺孔膜片式管束做了实验考核,与传统的弓形折流板管束相比,壳方总压降减小了45%,管束压降减小约84%。而在Re=104时壳方传热系数却提高了14%,比相同条件下缩放管(Ⅱ)型管束高25%,比折流杆管束高88．6%。93102 CO2＋Ar气体保护焊双面成形焊接在集装箱制造中的应用谢品月《焊接技术》 1992 №5 2-593103 水力旋流器固液两相流测试研究戴光清等《流体工程》1992 №10 1~6     

套管双壳程对螺旋折流板换热器传热和阻力特性的影响

利用数值模拟法,通过改变套管双壳程内壳直径探究螺旋折流板换热器传热和阻力特性,获得其(壳侧外直径为250 mm系列的换热器)局部压力、温度及流场分布,同时分析不同内壳程管径对螺旋折流板换热器性能的影响。结果表明:合理的管径设置可以让换热器壳侧总压降最大降低比率达53.2%～55.4%,壳侧传热系数最大提升至4.32%～10.7%,内壳直径为108 mm时换热器的综合性能最好;内壳直径低于某一值(约95 mm)时,壳侧压降增长剧烈,而高于该值时,随着管径的增大,压降波动相对平缓,管径过大或过小均会弱化换热能力;套管双壳程结构虽然能有效改善螺旋折流板换热器性能,但是其管径的设置会舍弃掉部分换热管束,换热管束数量牺牲过多时,限制了换热能力的上限,即最优的管径布置也弥补不了它的换热缺陷。     

混合冷剂换热器壳侧氮气冷却试验研究

混合冷剂换热器作为天然气液化流程中的关键设备,主要用于冷却/冷凝多级压缩介质(混合冷剂)。针对采用内波外螺纹管/螺旋折流板结构的海水混合冷剂换热器,以氮气作为试验介质,完成壳侧冷却试验,并将试验结果与经典传热关联式计算结果进行对比。结果表明,茹卡乌斯卡斯(Zhukauskas)流体横掠叉排管束平均表面传热系数计算关联式较适合用于计算螺旋折流板换热器壳侧冷却传热系数。研究结果为混合冷剂换热器传热与流动特性的深入研究奠定基础。     

浅谈石油化工双壳程换热器的应用

加氢装置用双壳程换热器是在壳程筒体内设置一个纵向隔板,隔板穿过管束中心,将管束和壳程分为对称的两部分。从而实现了"纯逆流",使温差校正系数接近于1,并使壳程介质的流速大大提高,因此提高了总传热系数及换热效率。对于壳程成为控制热阻的一侧且介质流速低,需强化壳程传热或壳程可利用压降较大或温差校正系数较小,需提高有效温差或需要减少换热器台数等场合,应优先选用双壳程换热器。但双壳程换热器制造工艺复杂,一次性投资较高。     

折流杆高效换热器试验研究及工业应用

一、前言传统的老式的单弓形管壳式换热器效率低,阻力高,又容易出现管束的流体诱导振动破坏,近年来在国外出现的新型折流杆结构却是既能解决管束的振动而又能消除传热死区,且能够提高壳程给热系数和     

折流板对锥形螺旋管束壳程传热性能的影响

以锥形螺旋弹性管束(conical spiral elastic tube bundle, CSETB)换热器为研究对象，通过在换热器内增设脉动/引流折流板，以期获得具有更高传热性能的弹性管束换热设备。通过采用双向流固耦合计算方法，研究了不同壳程入口流速和不同结构方案下CSETB换热器的振动强化传热性能。研究表明，CSETB的振幅随流速的增加而增加，仅增设脉动折流板可使CSETB表现为相对大幅高频振动，同时增设脉动、引流折流板可使CSETB表现为相对大幅低频振动。增设折流板可使流体流动的规律性和温度场分布的层次性增强，且能使换热器的壳程传热能力获得大幅提高。振动能够实现强化传热，这种强化传热的程度在高流速时更明显，且增设折流板能明显提高CSETB的振动强化传热性能。此外，引流折流板的存在使换热器的综合传热性能降低。     

氨冰机折流杆冷凝器的传热强化研究

本文提出了卧式折流杆螺旋槽管冷凝器的理论和实验研究。通过表面张力控制冷凝模型,导出壳程传热系数计算方程式,同时也建立了亮侧两相流压降计算模型。理论研宄与实验和通过冰机氨冷凝器的工业试验结果明:折流杆冷凝器和传统冷凝器相比,其传热系数提高了0.65～1倍,壳程压降减少了3/4。     

管内扭带插入件强化沸腾换热技术的研究现状及展望

制冷设备对换热器紧凑化和小型化的需求促使人们开发新型的强化传热技术,而管内扭带插入件是一种廉价且易于制造的被动强化传热技术,在制冷系统蒸发器中具备良好的应用潜力。扭带插入两相沸腾换热的管中能够增大表面传热系数,但同时也增大了管内压降。分析发现,通常情况下,质量流量、干度的变化与表面传热系数和压降的变化呈正相关,而管径、扭率、饱和温度的变化与表面传热系数和压降的变化呈负相关。沸腾换热过程复杂、评价指标选取不一、实验工况数量有限等因素是导致各学者总结的扭带插入的最佳条件不一致的主要原因。本文收集了各作者预测的内插扭带管内沸腾换热的表面传热系数和压降的关联式,认为管内扭带插入件还需要进一步明确最佳使用条件,并需要结合蒸发器整机或变频压缩机加以研究。     

Effect of twisted tape insert on heat transfer and pressure drop in horizontal evaporators for the flow of R-134a

An experimental study has been carried out on the heat transfer enhancement and pressure drop characteristics in presence of twisted tape inserts, during flow boiling of R-134a, inside a horizontal evaporator. The test-evaporator was an electrically heated 1260 mm long copper tube with 7.5 mm inside diameter. The experiments were performed for plain flow and four tubes with twisted tapes of 6, 9, 12 and 15 twist ratios and four refrigerant mass velocities of 54, 85, 114 and 136 kg/s m² for each tape. It has been found that the twisted tape inserts enhance the heat transfer coefficient on relatively higher pressure drop penalty, in comparison to that for the plain flow.     

A new model for flow boiling heat transfer coefficient inside horizontal tubes with twisted-tape inserts

This paper presents a new method to predict the heat transfer coefficient during flow boiling inside horizontal tubes containing twisted tape inserts. The method was developed based on the database presented by Kanizawa et al. This database comprises flow boiling results for horizontal tubes with internal diameters of 12.7 and 15.9 mm, twisted-tape ratios of 3, 4, 9 and 14, mass velocities ranging from 75 to 200 kg m⁻² s⁻¹, heat fluxes of 5 and 10 kW m⁻² and saturation temperatures of 5 and 15 °C. The method is flow-pattern based and considers flow boiling, dryout and mist flow regions. The predictive method also takes into account the physical picture of the swirl flow phenomenon by considering swirl flow effects promoted by the twisted tape insert. The proposed method provides satisfactory predictions and captures the main heat transfer trends of the data of Kanizawa et al. and also of independent data from literature.     

一种自动清洗式传热强化新元件 ——旋流口椭圆齿平带

针对斜齿螺旋扭带的制造困难,提出了一种自动清洗式传热强化新元件--旋流口椭圆齿平带,每个椭圆齿都是使平带自转的流体动力结构元素,平带两侧的旋流口使管内的部分液体形成螺旋线流,因而具有近似斜齿螺旋扭带那样能够在较低流速下自转、实现管内污垢在线自动清洗的性能。同时流体经过椭圆齿后产生的大量涡流、管内部分液体转变成的螺旋线流以及螺旋线流与轴向流线不断交错混合等三方面的综合作用,使管内对流传热得到强化。对椭圆齿的齿距、斜角和旋流口三个因素进行了试验研究,结果表明：旋流口椭圆齿平带在管内流速为0.5 m/s左右就能可靠旋转运行;相对于光滑螺旋扭带,旋流口椭圆齿平带的管内侧传热系数可提高171％;其在管内流速为0.625 m/s时的流体阻力为3.25 kPa/m,流体阻力在一般工程许可的范围内。因此,旋流口椭圆齿平带具有良好的综合性能,并且又容易制造,具有较高的工程应用价值。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

Experimental investigation on heat transfer characteristics of supercritical CO2 cooled in horizontal helically coiled tube

An experimental investigation on the heat transfer characteristics of supercritical CO₂ during gas cooling process in a helically coiled tube is conducted. The experimental data are obtained over a mass flux range of 79.6–238.7 kg m⁻² s⁻¹, an inlet pressure range of 7.5–9.0 MPa and a mean bulk temperature of 23.0–53.0 °C. The effects of mass flux, bulk temperature and pressure on the heat transfer coefficient for helically coiled tubes are investigated. A comparative analysis of the gravitational buoyancy and the heat transfer coefficient is carried out between helically coiled tubes and straight tubes. A new heat transfer correlation of the supercritical CO₂ in the horizontal helically coiled tube is proposed based on the experimental data. The maximum error between the predicted results of the new correlation and the experimental data is 20%.     

In-tube cooling heat transfer of supercritical carbon dioxide. Part 2. Comparison of numerical calculation with different turbulence models

Heat transfer of supercritical carbon dioxide cooled in circular tubes was investigated experimentally. The effect of mass flux, pressure, and heat flux on the heat transfer coefficient and pressure drop was measured for four horizontal cooling tubes with different inner diameters ranging from 1 to 6 mm. The radial distribution of the thermophysical properties (i.e. specific heat, density, thermal conductivity and viscosity) in the tube cross-section was critical for interpreting the experimental results. A modified Gnielinski equation by selecting the reference temperature properly was then developed to predict the heat transfer coefficient of supercritical carbon dioxide under cooling conditions. This proposed correlation was accurate to within 20% of the experimental data.     

Heat transfer and fluid friction in bundles of twisted tubes

The results of heat-transfer and friction studies in bundles of twisted tubes and rods with spiral wire-wrap spacers are analyzed, and recommendations are given for calculating the heat-transfer coefficient in heat exchangers using twisted tubes.Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 50, No. 6, pp. 885–892, June, 1986.     

R404A在小管径管内流动沸腾换热特性研究

R404A在小管径管内的流动沸腾换热过程是一个极其复杂的物理现象。目前对R404A换热特性的研究大多集中在大管径上,对小管径换热特性的研究较少,且对不同实验现象的机理分析也不尽相同。因此R404A在小管径管内换热特性的理论研究仍需要大量具体的实验数据来支撑。本文通过搭建小管径内螺纹铜管蒸发实验台,研究R404A在小管径管内流动沸腾换热过程中不同热流密度、不同蒸发干度、不同质流密度、不同饱和温度对表面传热系数的影响,研究表明:热流密度、干度、质流密度、饱和温度均对R404A在小管径管内换热特性的影响较大,干涸现象发生前后这些因素产生的影响也不同。此外,这些因素对管内干涸现象发生的起始干度、沸腾主要换热形式以及干涸现象是否发生具有直接影响。     

R404A和R407C在水平强化管外的凝结换热实验研究

实验研究了近共沸制冷工质R404A与非共沸制冷工质R407C在水平强化换热管管外的凝结换热性能。采用"Wilson图解法"对实验数据进行处理。结果表明:对于R404A和R407C,强化管外的凝结换热系数随着壁面过冷度的增加而增大,呈现出与纯工质冷凝时不同的变化趋势,这主要是近共沸或非共沸工质凝结过程中,某些组分的凝结会遇到其它组分的凝结气膜热阻所造成的;随着过冷度增加,易挥发组分开始凝结,气膜变薄,冷凝传热系数增大。R407C在强化换热管管外的凝结换热系数比R404A要小70%左右,这是由于R407C的温度滑移较R404A要大,管外形成的凝结扩散气膜造成的影响更大。R407C在高热流密度工况下的换热效果提升明显,故应尽量工作在高热流密度区域。