流量分配不均下三股流板翅式换热器数值研究

建立了流量分配不均下多股流板翅式换热器通用传热数学模型,并通过FLUENT仿真和自主编程相结合的方式实现了板翅式换热器数值计算。以机载交叉式三股流板翅式换热器为例,通过与文献试验数据对比论证了数值方法的合理性,分析了变流体比热容、流体入口温度和流体流动阻力条件下流量分配不均对多股流板翅式换热器传热性能的影响。     

多股流换热器的(火积)耗散热阻分析

在分析多股流换热器特点的基础上,考虑流体在通道出口非等温混合产生的(米积)耗散,将板翅式多股流换热器的(火积)耗散分为通道换热(火积)耗散和混合(米积)耗散两部分,定义了多股流换热器的(米积)耗散热阻。通过对不同通道排列下的多股流板翅式换热器的计算,发现多股流换热器换热量与其(米积)耗散热阻一一对应,(米积)耗散热阻越小,换热量越大。在对多股流板翅式换热器的通道进行排列时,应采用冷热通道间隔布置的形式,并使冷热通道的换热负荷相近。     

场协同下F的多股流换热器换热性能研究

本文在建立了多股流换热器的通用数值求解程序的基础上,综合考虑了多股流换热器由于通道排列效应和旁通效应产生的温度场、速度场和温差场的相互协同作用,重点分析了不同流体组织结构对多股流换热器性能的影响.最后,从场协同的角度,本文提出了流场组织协变温差场的多股流换热器性能优化方法.     

多股流换热器优化运行和控制研究

本文针对板翅式平行流多股流换热器,从最小能耗运行方面进行了优化研究,获得了在不同目标函数下的最优运行工况。并且,结合对流换热场协同理论,提出了多股流换热器运行和控制优化方法:当被控制的目标流体入口发生工况变动后,为了保证其出口工艺条件,调节不同的辅助流体所需的能量投入是不同的,其中有一种最佳的调节组合可以实现能量投入量最小。     

多股流换热器网络优化的衍生网络法

从换热器网络综合及优化中相互矛盾的投资费用和运行费用分析入手,以多股流换热器代替两股流换热器网络,建立了一种网络优化目标的松弛技术,即在整体网络优化中允许小面积换热器的存在,然后通过多股流换热器对小换热器进行合并处理.结果表明,应用该方法进行换热网络的综合优化,可以充分发挥多股流换热器的优点,获得综合费用更低的换热网络结构.     

具有前置公用工程的换热器网络的通用解法

本文在罗行等人提出的分级超结构换热器网络的通用解的基础上,提出一种将热冷公用工程放置于换热器网络每一级的冷热流体之前的带分流的分级超结构换热器网络数学模型,并根据这种新型的模型推导出换热器网络的出口温度和每一级流股节点的温度的计算公式,从而增强了分级超结构换热器网络模型的适用性.最后用实例证明所提出的数学模型的正确性.     

基于结构性能连续性原理的多股流换热器通道排列优化

本文依据多股流换热器的通道排列的结构性能连续性原理,分别对四股流13通道和17通道空分用多股流换热器的结构性能连续性序列进行了生成.与此同时,将所有这些基于微小变化下的通道排列方式进行换热器的热计算.从得到的计算结果看到,各种微小通道排列布置差异的换热器对应的性能变化也是微小连续的,并且呈现出区域连续性,因此可以采用模拟退火算法进行进一步的多股流换热器通道排列的优化布置.     

考虑最佳入口温度的多股流换热器网络循环优化

针对于多股流换热器网络的应用优势,本文在衍生网络优化方法基础上,提出了考虑最佳入口温度的多股流换热器循环优化方法,即利用多股流换热器网络小面积换热器合并而不产生固定投资费用这一特点,将优化结果中存在公用工程的流体返回到另一种流体的入口并与其入口流体进行循环优化。结果表明,这种优化方法能够进一步发挥多股流换热器网络的优点,得到年综合费用更小、运行费用更低的网络结构。     

弹性管束换热器动态特性分析及仿真系统设计

在对弹性管束换热器进行合理简化和分析的基础上得到了描述其工作物理过程的数学模型,对其动态特性进行 了理论分析和数值求解,确定了当进水流量和蒸汽压力发生扰动时,弹性管束换热器出水温度的动态响应规律。为该类型 换热器控制系统的设计提供了依据。本文开发的仿真环境也可用于其它换热设备的动态特性模拟。     

变截面折流杆换热器的流动与传热分析

本文在折流杆换热器的基础上,采用数值计算的方法,以水为流动介质,对不同折流杆间隔的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析。同时,本文设计了一种新型的变截面折流杆式换热器,对换热器进行优化,结果表明,变截面折流杆换热器比等截面折流杆换热器的综合性能最多高13%～14%。     

Extended temperature oscillation measurement technique for heat transfer and axial dispersion coefficients

An extended temperature oscillation measurement technique based on the axial dispersion model is proposed for the determination of both heat transfer coefficients and axial dispersion coefficients in heat exchangers. The test technique uses a sinusoidal inlet temperature variation which is realized with a computer controlled compact electric heater. The corresponding analytical solution of the outlet temperature response in the initial stage is obtained and used to evaluate the heat transfer coefficients and axial dispersion coefficients. Experiments were carried out on a standard test core. Comparison was made between the experimental results and data available in the literature.     

伴随有水蒸气凝结的烟气对流换热的实验研究

本文通过实验研究了冷凝式燃气热水器中烟气伴随有水蒸气凝结的受迫对流换热过程。着重介绍实验系统、测试方法和对塔板式换热器和肋片板式换热器的实验研究结果。实验表明,有水蒸气凝结时的烟气对流换热系数远大于无凝结时的换热系数,可提高数倍。在冷凝式换热器中,塔板式换热器的换热系数大于肋片板式换热器。     

防污染的自消应力高纯度气体低温换热器的设计

该设计解决了低温工程与低温技术等领域所使用的高纯度气体介质换热的要求,具有显著的经济效益和社会效益。其换热器是由四个管壳式热交换器串联组合而成,壳体呈窄矩形,换热管采用U形换热管,四个管壳式热交换器呈方阵置放在低温换热器筒体内。低温换热器采用的材料是0Cr18N i9/304,该种材料的透气性小、耐磨损、抗腐蚀能力强和性能稳定,防止了气体被污染。另外在低温下,考虑了材料的热胀冷缩所产生的应力,使应力能够自行消除,提高了它的密封性能,最终使低温换热器密封性能好,防止了气体被污染,保证了气体的高纯度。     

紧凑式换热器的精确模型控制

本文提出了换热器的精确模型控制方法,将获得的换热器数学模型以适当方式引入前馈控制器:当换热器入口有扰动出现时,前馈控制可以由模型获得准确的辅助流体调节量,从而将扰动作用消除在其对目标流体产生影响之前,达到换热器整体高精度、无滞后的控制。在换热器控制实验台上进行了反馈控制和精确模型控制实验,经过比较发现,模型控制无论是在动态过程的最大偏差上还是在调节时间上都优于传统的反馈控制。     

Thermoacoustics with idealized heat exchangers and no stack

A model is developed for thermoacoustic devices that have neither stack nor regenerator. These "no-stack" devices have heat exchangers placed close together in an acoustic standing wave of sufficient amplitude to allow individual parcels of gas to enter both exchangers. The assumption of perfect heat transfer in the exchangers facilitates the construction of a simple model similar to the "moving parcel picture" that is used as a first approach to stack-based engines and refrigerators. The model no-stack cycle is shown to have potentially greater inviscid efficiency than a comparable stack model. However, losses from flow through the heat exchangers and on the walls of the enclosure are greater than those in a stack-based device due to the increased acoustic pressure amplitude. Estimates of these losses in refrigerators are used to compare the possible efficiencies of real refrigerators made with or without a stack. The model predicts that no-stack refrigerators can exceed stack-based refrigerators in efficiency, but only for particular enclosure geometries.     

一种内部公用工程进化的换热网络优化策略

在换热网络优化问题中，采用内部公用工程代替换热温度交叉的不可行匹配能使优化得以继续，同时扩大求解空间，但可能因增加额外的固定投资费用而使其作为差解在进化过程中被接受下来，导致优化效率下降.鉴于此，首先分析内部公用工程对优化进程可能造成的负面影响，提出一种内部公用工程的进化策略，对于具有一对内部公用工程的结构，首先通过扩大其年综合费用以进行惩罚，从而降低其接受的概率，继之，针对仍被接受的内部公用工程结构，在每次迭代时均强制内部公用工程进行随机游走，合理调整其大小，从而改善结构性能.采用两个算例验证策略提升了算法优化效率.     

Low Mach number analysis of idealized thermoacoustic engines with numerical solution

A model of an idealized thermoacoustic engine is formulated, coupling nonlinear flow and heat exchange in the heat exchangers and stack with a simple linear acoustic model of the resonator and load. Correct coupling results in an asymptotically consistent global model, in the small Mach number approximation. A well-resolved numerical solution is obtained for two-dimensional heat exchangers and stack. The model assumes that the heat exchangers and stack are shorter than the overall length by a factor of the order of a representative Mach number. The model is well-suited for simulation of the entire startup process, whereby as a result of some excitation, an initially specified temperature profile in the stack evolves toward a near-steady profile, eventually reaching stationary operation. A validation analysis is presented, together with results showing the early amplitude growth and approach of a stationary regime. Two types of initial excitation are used: Random noise and a small periodic wave. The set of assumptions made leads to a heat-exchanger section that acts as a source of volume but is transparent to pressure and to a local heat-exchanger model characterized by a dynamically incompressible flow to which a locally spatially uniform acoustic pressure fluctuation is superimposed.     

一种复杂非线性传热元件的传热及污垢特征

振动强化传热由于需要外部能量而未能工业应用,流体诱导振动不需要外部能量,却被作为换热器运行过程中的事故而严格防止。本文提出了一种新的传热元件,使流体诱导的振动既能够不断地进行,又不会导致元件的损坏。理论分析并实验研究了振动与传热特征,形成了利用流体诱导振动强化传热的新方法。     

地热换热器的传热分析

本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究:提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,考虑流体工质在深度方向上的温度分布,给出钻孔内热阻的解析表达式;求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解;导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型,并已应用于工程设计和模拟。     

新型紧凑式低温换热器的研究与进展

介绍了一些目前低温与制冷领域中使用的紧凑式换热器 ,对其结构、性能以及研究和应用情况进行了细致的分析和综述 ,同时也给出了一些作者的观点 ,为低温换热器的设计及以后的深入研究提供参考。