热交换器中强化热工效率的相对比较方法——《TenлозHергеTика》

研究各种不同结构的换热装置在强化热交换过程中对其热工(包括传热和流体流动)效率进行比较的方法。给出了相对比较的条件(包括几何形状、筋片尺寸、给热系数、功率)，并需已知传热与流动阻力之间的关系式，即Nu=f(Re)及ξ=f(Re)。式中：Nu为努塞尔准数；Re为雷诺准数；ξ为阻力系数。根据所推导的准数方程式，给出了计算结果曲线图，可用来分     

一次表面整体回热器传热和流动性能数值研究新方法

本文建立了一种带壁厚多层全通道新模型,用于流动交错角θ为0°和60°的一次表面回热器(PSR),在相同传热量的情况下进行传热和流动的数值分析和比较。结果发现在保持相同壁面温度条件下,流动交错角为60°和0°模型沿程的压降△P,阻力系数f,以及对流换热系数h的相应比值基本保持不变。以此比值作为修正系数,在θ=0°全通道经验计算结果的基础上,对交错角为60°的PSR进行整体的传热和流动性能预测分析。     

纵向涡发生器几何参数对微通道流动传热特性的影响研究

为增强微通道的流动和换热特性,对微通道结合纵向涡发生器进行了数值模拟,分析不同雷诺数下纵向涡发生器的长度、横向间隙对微通道流动与换热性能指标的影响。结果表明:在进口速度为0.5～2 m/s时,雷诺数的增加会引起微通道内的换热性能增强,摩擦因子减小及综合传热性减小;涡发生器长度对换热影响较小,但增加涡发生器长度会引起阻力增加,横向间距对阻力影响较小,但增加横向间距会引起换热性能提高;涡发生器长度为0.30～0.40 mm时综合因子为0.94～1.21,横向间隙为0.1～0.5 mm时综合因子为0.88～1.17;纵向涡发生器长度为0.3 mm和横向间隙为0.5 mm时,有利于综合传热性能的提高。在低雷诺数时微通道结合纵向涡发生器的强化传热和综合传热因子要比高雷诺数时好。     

蜂窝内冷通道布局对叶片冷却效率的影响研究

为提高涡轮叶片耐温能力，将蜂窝冷却通道应用于涡轮叶片内部，通过流热耦合计算研究蜂窝冷却通道叶片的传热流动特性。对蜂窝冷却通道的参数化方法进行研究，将蜂窝通道拆分成两种基本结构单元，即可方便调整蜂窝通道的几何参数；使用增材制造的叶片进行实验，通过对比数值计算与实验的冷却效率，验证了数值方法的准确性；在冷却二次流占比1%条件下，在原型蜂窝通道的基础上进行蜂窝通道空间布局和直径分布的调整，利用冷却效率、压降及相对阻力系数衡量不同通道的流动传热特性。研究表明：蜂窝通道由于增大换热面积以及增加分叉点强化换热，冷却效率提高到0.525，压降升高至229.1 kPa；通过调整蜂窝几何参数可以优化蜂窝通道的传热与阻力特性，通过增加蜂窝通道层数、增大次通道直径可以提高冷却效率，通过增加蜂窝通道入口数、增大主通道直径可以减小压降。     

剪切层流蒸发液膜的传热特性

为克服理论分析中气液界面对流换热难以计算的问题,基于气相传热模型,建立了在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜的传热模型,推导出无量纲液膜厚度和壁面对流换热系数与流动长度、界面切应力和初始雷诺数间的理论关系式.研究表明,受液膜蒸发的影响,液膜厚度沿流动长度不断减小,换热传热系数不断增加;同向切应力具有减薄液膜厚度和增大传热系数的作用;反向切应力则具有相反的作用,其影响更为明显.这一理论模型可以反映层流饱和蒸发液膜的传热特性.     

内肋平板通道强化层流对流传热的场协同分析

为了研究含有内肋的平板通道的强化传热性能,文中建立了3种不同形状的内肋几何模型,采用CFD技术对以水为流体的平板通道内的强化传热性能进行了数值模拟,获得3种模型在层流并且定雷诺数条件下的速度场、压力场及温度场,基于场协同原理对其速度与温度梯度的协同效果和速度与压降梯度的协同效果进行分析和比较。通过分析综合传热性能增强因子获得强化换热情况最佳的内肋平板通道模型,为平板通道工程应用中的节能优化设计提供参考依据。     

基于正交试验的涡流发生器传热特性结构数值分析

为进一步提高管壳式换热器壳程换热效率,设计了一种布置于壳程肋片上的仿生鸟喙式涡流发生器。采用ANSYS FLUENT软件结合田口正交试验模拟了矩形通道中鸟喙式涡流发生器的传热特性,分析了纵向高度、斜截角度、迎流攻角、入口距离、流向间距5种结构参数对强化传热和综合热性能的贡献率及最佳结构组合。流动通道为长方体,其长、宽、高分别为1 600,240和40 mm,温度为286.86 K的空气流体从入口以1.491~3.195 m/s的速度流入,通道底部为337.048 K的恒温换热面。结果表明：纵向高度对于强化换热特性的贡献率最高,达到4744%,最强换热效果组合的换热因子较空矩形通道提高了185.71%;迎流攻角对于综合热性能的贡献率最高,达到了总占比的31.35%,利用正交试验分析得到的最强组合较空通道的综合热性能提高了47.82%     

矩形肋片导流角度对内冷通道流动与换热特性的影响

利用数值模拟方法分析了矩形仿螺旋肋片内冷通道中肋片导流角度对内冷通道三维流场特性、换热特性以及流动阻力特性的影响。数值计算结果表明,肋片导流角度对内冷通道的流动与换热特性具有较大的影响。流场中冷却介质螺旋流动的强度随着肋片导流角增大而增强,肋片导流角度越大则内冷通道的换热强度越强,同时通道中流动阻力也明显增大。从内冷通道的综合换热效果来看,当肋片导流角度为7。时,矩形仿螺旋肋片内冷通道的综合换热效果最好。     

三种通道形面下PSR热性能的比较分析

以3.7MW燃气轮机为背景，根据已有的微小通道试验数据和理论，对椭圆、正弦波和抛物线三种形面波纹通道的PSR热性能作了对比计算和分析。结果表明，在同样波高2b及波宽2a时，上述三种形面中的正弦波形通道相对具有较大的传热效果和可以接受的压降损失。影响PSR热性能的重要因素不是几何形状而可能是几何尺寸，这对PSR通道形面的设计及其优化目标函数的认定有重要价值。     

不同出口位置对矩形微通道热沉流动和换热特性的影响

建立了三维共轭传热模型,基于两种不同的进口位置,对微通道热沉内单相层流的流动换热进行了数值模拟,且根据其流场分布,调整热沉的出口位置。研究发现:出口位置调整后,热沉的流动均匀性得到改善,并在泵功消耗相差很小的情况下,使热沉获得了更好的散热均温性及更低的总热阻。这表明,对于不同的进口位置,均存在着一个相对最佳的出口角度,使得热沉获得更好的速度场及温度场,从而使得热沉整体的换热性能得到提升。     

On the steady‐state modelling of a two‐stage evaporator system

We develop and validate against experimental measurements a steady‐state two‐stage flooded refrigerant evaporator model for a heat pump drying system. A prototype two‐stage heat pump dryer test facility was designed, built and instrumented to provide the required measurements for the validation of the model. Repeatability and data quality tests were conducted to evaluate the accuracy of measurements. Experimental data could be reproduced to within ±6.5 per cent of replicated air and refrigerant side measurements for the same evaporator's air inlet conditions while the discrepancy of energy balance at the air‐side and refrigerant‐side was observed to be within ±8.9 per cent. The two‐stage evaporator model predicted the air‐side total heat and latent heat transfer of the two‐stage evaporator to within (?6.3 per cent, 7.6 per cent) and (?11.5 per cent, 9.5 per cent), respectively. On the refrigerant‐side, the model enabled the calculation of the degree of superheat to within (?10.6 per cent, 1.7 per cent). The model has shown that there is significant improvement in the heat recovered from a two‐stage evaporator system compared to a single evaporator system. In addition, the model demonstrated that the improvement in total heat recovery could be as high as 40 per cent over its base‐value when the latent to total load at the two‐stage evaporator is increased. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

Quantification of the European industrial heat demand by branch and temperature level

We present the first comprehensive estimate of the final energy demand for heat in all EU28 member states for the reference year 2012, differentiated by temperature levels, comparing two different approaches. Two different calculation approaches based on different data sets yielded estimates of the total final energy demand for heat in the EU28 of 8150 PJ and 8518 PJ in 2012, respectively. Approach 1 distinguishes between three different process heat (PH) temperature levels and results in final energy demand for heat <100°C: 2077 PJ, 100–400°C: 2214 PJ and >400°C: 3859 PJ. The second approach distinguishes between low temperature space heat and hot water (<100°C: 1161 PJ) and four different PH temperature levels with a resulting energy demand of <100°C: 1027 PJ, 100–500°C: 1785 PJ, 500–1000°C: 1679 PJ and >1000°C: 2865 PJ. The high share of high‐temperature heat illustrates the limits to the potential decarbonisation of industrial thermal processes with renewable energy sources such as (non‐concentrating) solar thermal, geothermal or environmental heat. Therefore specific information on required temperature levels is of the essence. This, in turn, points out the relevance of renewable electricity and synthetic fuels based on renewable power for a significant reduction of CO₂ emissions from the industry sector in Europe. Considering current data quality, it is recommended to develop a consistent, comprehensive methodology to significantly improve the data basis on industrial heat demand. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

地源热泵的分类及其若干问题的看法

针对地源热泵的分类和名称不很统一的现状，提出了按低温热源的来源统一分类的看法，并据此对目前常用的各种土壤源、水源热泵进一步分类；并提出目前把水环热泵当作水源热泵是不合适的，应该作为空气源热泵的一种。     

地源热泵竖直埋管的有限长线热源模型

对地热换热器竖直埋管的非稳态传热模型进行了分析讨论。采用虚拟热源和格林函数法给出了半无限大介质中有限长线热源产生的非稳态温度场的解析解表达式。与稳态温度场的解进行比较,讨论了温度场达到名义上的“稳态”所需的时间,同时对于达到稳态时的温度场也进行了分析,指出了现行教科书中关于该问题的错误,提出了稳态时两个地热换热器孔壁代表性温度的定义,并对两者进行了比较,进而给出了可供工程应用的简化计算公式,并对两者进行了比较,进而给出了可供工程应用的简化计算公式。基于以上分析,进一步讨论了全年冷热负荷不平衡对地热换热器长期性能的影响。     

热管技术在高架原油罐上的应用探讨

热管是一种高效的传热元件,在传热和节能方面的应用越来越多.对目前高架原油罐加热的主要方法进行了简单的分析,提出了一种利用热管对高架原油罐原油进行升温降黏的方法并简单介绍了其热力学方面的计算,有一定的应用价值.     

The heat transfer and pressure loss characteristics of a heat exchanger for recovering latent heat (the heat transfer and pressure loss characteristics of the heat exchanger with wing fin)

In recent years the requirement for reduction of energy consumption has been increasing to solve the problems of global warming and the shortage of petroleum resources. A latent heat recovery type heat exchanger is one of the effective methods of improving thermal efficiency by recovering latent heat. This paper described the heat transfer and pressure loss characteristics of a latent heat recovery type heat exchanger having a wing fin (fin pitch: 4 mm, fin length: 65 mm). These were clarified by measuring the exchange heat quantity, the pressure loss of heat exchanger, and the heat transfer coefficient between outer fin surface and gas. The effects of condensate behavior in the fins on heat transfer and pressure loss characteristics were clarified. Furthermore, the equations for predicting the heat transfer coefficient and pressure loss which are necessary in the design of the heat exchanger were proposed. ©2007 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 36(4): 215–229, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20154     

国内分离式热管概况与热环研究的小结及展望

本文对我国分离式热管技术的研究进行了简要概况,针对工程中热源在上,冷源在下及冷热源相距较远时的热量传递问题,在分析了一般分离式热管及“水回路”等技术的基础上,对一种新型分离式热管－泵或风机驱动的动力型分离式热管（简称热环）的研究进行了小结和展望。     

椭圆管散热器传热及阻力性能试验研究

对空气横掠片距不相等的叉排椭圆翅片管散热器的传热及阻力性能进行了试验研究,得到试件在一系列工况下的传热与管外流动阻力数据,并对试验数据进行分析计算,从总传热系数K中分离出管外空气侧的对流换热系数h,给出有工程应用价值的管外换热准则关系式及管外阻力准则关系式。认为椭圆管管外的平均换热效果优于圆管。在相同的流通截面积下椭圆管传热周边较长,换热面积相应增加,因此结构上允许布置得更紧凑。     

超临界压力下乳化碳氢燃料换热特性实验研究

为研究乳化碳氢燃料在矩形通道内的换热特性,在压力为3 MPa,质量流量为2.6 g/s,出口流体温度分别为450、500、550、600和650℃,乳化碳氢燃料含水质量分数分别为10%、20%、30%和50%的实验条件下,进行了实验研究,分析了乳化碳氢燃料的含水质量分数与出口流体温度对燃料在矩形通道内的热沉、热流密度与对流换热系数的影响,并与纯碳氢燃料作对比。研究表明:燃料在通道内热沉与热流密度均随含水质量分数与出口流体温度的增加而增加;纯碳氢燃料在通道内的对流换热系数沿轴向逐渐增加;乳化碳氢燃料在通道内会发生传热恶化,第一次传热恶化点随出口流体温度的增加向通道入口方向移动;含水质量分数越高,第一次传热恶化发生越早,第二次传热恶化发生越晚。     

几种电厂冷凝热回收系统的节能经济性对比分析

提出了两种新型的热泵回收冷凝热供热系统——汽水双热源供热量可调集中供热系统和电热泵回收冷凝热供热系统,并与现有的热泵回收冷凝热供热系统比较,分析比较各自的节能经济性。结果表明,汽水双热源供热量可调集中供热系统和电热泵回收冷凝热供热系统的经济效益比常见的吸收式热泵回收冷凝热供热系统分别高出33％和117．9％。对于296MW供热机组,汽水双热源可调集中供热系统和电热泵回收冷凝热供热系统每年可分别减排二氧化碳10万t和11．5万t。电热泵回收冷凝热供热系统节约的冷却水量要远高于其他两个系统,这对北方缺水地区意义重大。