扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。     

闭式冷却塔空冷传热性能的试验研究及优化运行

搭建了扭曲管闭式冷却塔的换热实验平台,在空冷模式下通过测试在不同风机频率以及风机频率固定时不同的管内流体进口温度、空气干球温度情况下闭塔的传热性能、流动阻力和能耗,得到了风机频率、管程体积流量以及管程进口温度、环境温度对综合传热性能和空冷传热量的影响,进而得出优化闭塔空冷换热的方式,并推导出在不同的季节温度下最合理的运行方式。同时本试验拟合了风机频率和风机功率等与迎面风速的试验关联式以及空冷管外空气的传热系数试验关联式,对扭曲管式闭式冷却塔的优化设计有一定的指导作用。     

螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热及压降性能试验研究

通过搭建试验测试平台测试了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳侧传热及压降性能,并与传统的折流板式油冷却器进行了性能对比。结果表明,螺旋扭曲膨胀管油冷却器传热和压降性能都优于传统折流板油冷却器;在相同的压降下,螺旋扭曲膨胀管油冷却器的壳程传热系数是传统折流板式油冷却器的2³倍,综合性能有明显的优越性。根据试验结果拟合出了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热系数和压降与壳程流速的关系式,为后续螺旋扭曲膨胀管油冷却器的推广应用提供参考。     

闭式冷却塔的数值分析

采用已有的数学模型,利用不同作者试验所得的传热、传质系数经验公式,预测了闭式冷却塔的热力性能,得到了不同工况下的出口温度、换热量,并与Hasan的试验测试结果进行对比,采用Mizushina的经验公式得到的预测换热量与试验值的最大偏差达到37.12%,采用Hasan试验所得的经验公式计算得到的结果与试验结果一致性较好。结果表明:预测闭式冷却塔不同工况下的热力性能时,应采用试验范围内所得的传热、传质系数经验公式,否则会产生较大误差。对闭式冷却塔热力性能的合理预测有一定的指导作用。     

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。     

填料组合板蒸发式冷却器传热性能实验研究

设计了一种新型填料组合板蒸发式冷却器,其将填料与换热板片叠加作为换热元件,通过混合冷却的方式强化传热。搭建了组合板蒸发式冷却器性能测试实验系统,研究了喷淋密度、风量、环境湿球温度及填料层数对组合板蒸发式冷却器传热性能的影响。结果表明:增加风量和喷淋水流量,可以提高蒸发式冷却器的冷却效率,并存在最佳喷淋密度;实验中当空气湿球温度上升9℃,板内工质的出口温度升高2℃,冷却效率提高了3%;相同喷淋密度或空气流速下,热流密度随填料层厚度的增加而增大。