管内对流传热的最优雷诺数

根据热力学和传递过程原理，分析了管内对流传热过程产生损失的机理，研究了损失与雷诺数之间的关系。给出了最优雷诺数的计算公式并探讨以节能为目标的换热过程优化设计。     

管内对流传热有效能损失分析

对定热流加热的管内对流换热过程的有效能损失作了研究，考虑了粘度变化的影响，提出了表征换热状态、流动泵功相互影响以及粘性变化的无量纲数，得到了简化关系式，讨论了各参量的影响。     

自然对流对吸热管内熔盐对流传热的影响

以熔盐为传热工质,对考虑熔盐自然对流情况下吸热管内传热进行了数值模拟。结果表明:同一Re数,吸热管内各熔盐入口温度的下侧Nu数大于上侧Nu数,熔盐入口温度越高Nu数越小,其管内下、上侧Nu数的差值越大。随着吸热管向上角度的增加,管内下侧Nu数逐渐减小,上侧Nu数逐渐增加,但各吸热管的平均Nu数基本一致。     

自转螺旋扭带管内湍流特性研究

应用激光测速仪LDV(Laser Doppler Velocimeter)对自转塑料螺旋扭带管的湍流特性进行了实验研究。结果表明：与普通光管内流体的流动相比,自转塑料螺旋扭带管内流体的湍流特性发生了根本性的变化：流体在自转塑料螺旋扭带的带动下,呈螺旋流动,而且在近管壁环形区域内流体的轴向分速度明显比管中心区域的高,提高幅度为25％左右,轴向湍流度比无自转扭带的大,提高幅度为68％左右;切向分速度随半径的增大而增大,而且切向湍流度很大,比轴向湍流度大10倍左右。流体的这些湍流特性的测得为自转塑料螺旋扭带管内对流传热强化机理的深入理论研究提供了实验支持。     

倾斜管内热进口段自然强制复合对流传热

用数值分析方法研究了倾斜管内热进口段自然强制同向复合对流传热 ,分析了浮力、倾斜角及轴向导热对流动和传热特性的影响 ,得到了速度、温度、壁面剪切应力、局部及平均Nusselt数的分布和变化 研究结果显示Pe=71时平均Nusselt数的最大值位于 2 5°～ 45°之间 ,Pe=2 5时则在 90°处出现 .     

菱形翅片管的强化传热特性

简要介绍了一种新型强化传热管－－菱形翅片管的结构和强化传热机理，并通过两组对比试验研究其强化传热特性。研究结果表明：菱形翅片管的三维翅片可以较大幅度提高换热器总传热系数和壳侧传热膜系数，对于对流和冷凝传热都有较好的强化效果。菱形翅片管加工成本较低，传热性能较好，在石油化工等行业推广应用前景广阔。     

换热器换热管内插螺旋流态化传热及除防垢的影响因素

通过内插螺旋方法使换热器换热管内流体产生螺旋流,实验研究了管内螺旋流/螺旋流态化的颗粒直径、颗粒浓度、螺旋结构参数及温差对强化传热及除垢、防垢性能的影响. 结果表明,在实验范围内,换热器换热管内螺旋流态化比螺旋流的传热系数提高15%~20%;颗粒直径5 mm比3 mm的传热系数提高5.4%;颗粒浓度15%(j)比5%(j)传热系数提高15.3%;外径螺旋30 mm比20 mm传热系数提高7.7%;螺距20 mm比60 mm传热系数提高11.1%. 随时间连续运行,管内螺旋流态化的传热系数下降幅度远小于螺旋流,表明管内螺旋流态化具有较好的除垢防垢效果. 传热温差变化对螺旋流态化强化传热及除垢、防垢性能影响较小.     

自转螺旋扭带管内三维流动与传热数值模拟

建立了内置自转螺旋扭带管的三维流动模型,采用RNG k-ε湍流模型对管内流场进行了数值模拟,得到了流体的流动和传热特性.研究表明：自转扭带管内的流动是复杂的三维螺旋流动.流体在扭带与管内壁环缝区域的轴向速度比光管的大;流体在与扭带宽度等直径范围内的切向速度随半径的增大而增大,流体在扭带与管内壁环缝区域内也存在明显的切向速度,但随半径的增大而减小;而光管内流体的流动只有随机的切向运动,且其切向速度要比扭带管内的切向速度小2个数量级;扭带管流体的径向速度和湍流度也比光管的大.扭带管内流体近管壁区域轴向、切向、径向速度和湍流度的加大,强化了管内的对流传热,其表面传热系数大于光管.另外,速度场的模拟值与激光测试值进行了比较,二者吻合较好.     

纳米流体对流传热的研究进展

将纳米颗粒加入到传统换热介质中形成的纳米流体是一种新型的强化传热介质。它不仅具有较高的单相对流传热系数,而且分散稳定,不容易磨损和堵塞管道。文中综述了纳米流体在对流条件下强化传热的实验研究进展及强化传热模型,并对实验结果和强化传热的机理及模型进行了简要分析。发现:纳米流体强化对流传热的效果与颗粒和基液的属性等有关;强化传热主要是由于导热系数的增加和纳米颗粒的运动及重新分布引起的物性变化等影响。同时提出了纳米流体对流传热研究中存在及有待改进的一些问题。     

带旋流口的椭圆齿平带传热管内自动清洗及其强化传热

针对较低流速下传热管内容易生长污垢和低传热系数问题,本文提出一种具有旋流口椭圆齿的新型平带。在平带的椭圆齿前两侧设计交错排布的旋流口,使传热管内的液体形成类似斜齿螺旋扭带那样的螺旋线液流,从而使旋流口椭圆齿平带同样具有斜齿螺旋扭带能够在较低流速下可靠自转清洗防垢的功能。由于平带上轴向等距离排布的椭圆齿齿后产生大量强烈的涡流,使管内的对流传热得以非常有效的强化,管内侧传热膜系数比空管时提高近一倍,其强化幅度达到光滑扭带的6倍以上。虽然流体阻力远高于光滑扭带,但是设备阻力仍然在一般工程容许的范围内。这种新型结构的旋流口椭圆齿平带可以注塑成型,制造费用低、制品质量好,便于大批量生产和推广应用。     

恒热流工况下管内对流换热(火用)传递特性

从管内传热与流动的特点出发,基于热力学第一、第二定律和非平衡热力学理论,对壁面恒热流工况下,管内充分发展段对流换热的火用传递过程进行了研究,定义了对流换热传火用系数、火用流密度、传火用Nusselt数和对流换热火用传递方程,并导出相应的计算式;讨论了Reynolds数、量纲1热通量和不同截面位置等参数对对流换热火用传递过程的影响;最后将传火用和传热的结果进行了比较.     

Natural convective heat transfer from open vertical tubes

Natural convection heat transfer in vertical tubes is described by a one-dimensional dispersion model similar to that used previously for fluid mixing in the presence of an unstable density gradient. Temperature profiles have been measured in air in 2 m high insulated vertical tubes (21.3, 24.5, 27.7 cm internal diameter), closed at the bottom and open at the top, and heated at the bottom with a known heat flux. The effective mixing lengths for eddy heat transport are of the same order as the tube diameters.     

强制对流传热的换热表面结垢特性实验研究

An experimental study was conducted to investigate the fouling process of calcium carbonate on the heat transfer surface, during forced convective heat transfer. The dynamic monitoring apparatus of fouling resistance was set up for the present experiments. The fouling behavio（s were examined under different factors including fluid velocity, hardness,alkalinity, solution temperature, and wall temperature. Asymptotic fouling curves varying with time were obtained. The fouling rate and asymptotic fouling resistance increased and the induction periods were shortened with the fluid velocity decreasing, hardness andalkalinity increasing, and solution temperature and heat transfer surface temperature increasing. Thecomponents of fouling that formed on the heat transfer surface included crystallization fouling and particulate fouling. The thermal performance parameter of fouling,ρfhf, varied from 380 to 2600 kg·W·（m^4·K）^-1, increasing with growing velocity and decreasing solution temperature, hardness or alkalinity. Furthermore, the thermal conductivity of fouling, λf, varied from 1.7 to 2.2 W·（m·K）^-1 .     

A bifurcation study of convective heat transfer in a hele-shaw cell

Steady-state multiplicity characteristics of convective heat transfer within a Hele-Shaw cell are investigated. The Navier-Stokes equations and the energy equation are averaged across the narrow gap, d, of the cell. The resulting two-dimensional, stationary equations depend on the following parameters: (i) the length to height aspect ratio γ, (ii) the tilt anle ? (iii) the Prandtl number Pr, (iv) an inertia parameter ξ = d²/ 12a², and (v) the Grashof number. Gr = Q_gβga⁵/kv². Here a is the height of the cell and Q, is the heat generation rate per unit volume. The complete structure of symmetric and asymmetric stationary solutions are traced using recent algorithms from bifurcation theory. In the double limit of ξ → 0 and Gr → ∞ such that Ra = 4GrPrξ remains finite (where Ra is the Rayleigh number for the Darcy model) the Hele-Shaw model reduces to that of the Darcy model.     

管式换热器对流给热的强化措施

介绍了管式换热器无相变时强化对流给热的措施。     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

对流换热场协同的散度效应

场协同原理是基于稳态时层流热边界层的积分方程得到的,其正确性已得到了实验及数值验证。但目前尚缺乏从普遍意义上对场协同角的不同范围与附加当量源性质之间的关系,及其对换热过程产生强化或弱化的内在机理进行理论描述,而这些对于应用场协同原理进行传热过程控制是至关重要的。本文通过建立描述对流换热过程的总热通量矢量的散度方程,给出了具有普适性的场协同原理的理论分析方法。结果表明,场协同的程度导致了散度的变化,而由于散度表征了区域内的源与区域边界上流的关系,所以分析场协同角在不同的变化范围时的散度效应,可以得到区域内附加当量源的性质,以及区域边界上总热通量矢量大小及方向的变化情况,从而说明流体流动换热过程被强化或弱化的原因。     

R134a在水平双侧强化管外沸腾换热

对氟里昂R134a在水平单管外的沸腾换热性能进行了试验研究,试验管为4根双侧强化管。在蒸发温度为8℃时比较不同肋型的强化换热性能。结果表明：所研究的强化管均有明显的强化换热作用,E12管的总传热系数略高于其他强化管,其管外沸腾传热系数相对于光管Cooper公式预测值的强化倍率为2.23～2.71,平均值为2.54。由于R22和R134a的物性不同,其管外沸腾传热系数约比R134a高出20%～40%。试验管的沸腾换热强化倍率与制冷剂的关系不明显。