锯齿型螺旋翅片管束传热特性实验研究与传热关联式评价

对一种锯齿型螺旋翅片管束的传热特性进行了系统的实验研究,基于实验结果提出了该管束的换热关联式,并与现有的相关关联式进行对比分析。研究发现,当纵向管排数小于4时,管束换热的Nu随管束的增加而增大,而当管排数不小于4时,管排数对管束换热的Nu影响不显著。现有的关联式之间差异较大,评估关联式应综合考虑关联式预测值与实验值的偏差和关联式预测值与实验值随雷诺数变化趋势。     

翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束性能的影响

为了提高平齿型翅片管的强化传热效果,通过改变其锯齿的扭转方向和偏折角度得到了折齿型螺旋翅片管。利用数值模拟和模化试验相结合的方法对基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束进行研究,得到了翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束的换热与阻力性能的影响规律和最优翅片螺距。结果表明:翅片螺距P_f在3.63~8.47 mm范围内,空气侧Nusselt数Nu随P_f增大呈先递增后递减的趋势;当P_f大于6.35 mm时,翅片螺距增大对Nu的影响相对已不明显;空气侧Euler数Eu随P_f增大而减小。对于基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束,P_f为6.35 mm时其性能指标Nu·f ^-1/3均最大,因此P_f=6.35 mm是最优翅片螺距。     

螺旋槽管阻力与换热特性研究

<正> 引言 螺旋槽管是一种优良的换热元件.许多学者对其换热强化机理比较一致的看法是:一方面由于螺旋槽的引导作用使得近壁处流体发生旋转,加强了径向扰动;另一方面,发生了绕流脱体,形成了回流区,在再附点处换热最强.同时由于流体的旋转和脱体使得摩擦阻力较大地增大.流体在管内流动过程很复杂,对螺旋槽管的研究基本上是以实验为主的数据拟合,有的学者虽对其进行了数学分析并建立了相应的关联式,但不能表征出流体在管内旋转和脱体的实际流动情况,因此不能对二者的相互耦合进行定性或定量的分析.本文以流体在螺旋槽管内的流态为基础,以期建立能够反映其流动特性的阻力和换热计算公式.     

螺旋转子的结构参数对管内换热影响的数值研究

管内插入物是一种强化管内换热的有效方法,内插可以旋转的结构在强化换热的同时还具有良好的除垢效果。数值研究了内插螺旋转子的管内流动与换热,发现与光管相比,换热强化30%,而阻力则为光管的6～7倍。数值计算结果表明,叶片与管壁间隙、转子螺旋节距的增加以及转轴半径的减小,可引起转子转速不同程度的减小,从而导致管内Nusselt数和阻力系数的减小。适当增加转子螺旋节距,减小转轴半径及叶片与管壁间隙,可使其强化换热性能更优。     

三维螺旋翅片管换热特性分析及试验研究

首先对一种新型针刺型三维螺旋翅片管建立管外传热微分方程,得到该管外侧翅片的一些结构参数的优化值,并通过管外强迫对流换热试验,归纳出一定排列方式下的换热和流阻实验关联式。经与圆翅片管比较,结果表明该新型换热管不失为一种高效的换热元件     

内置偏心多螺旋扭带换热管的传热特性研究

通过数值模拟对内置偏心多螺旋扭带换热管的传热特性进行了计算与分析,结果表明:换热管的对流传热强度随着扭带数量的增加而提高,随着扭带扭率的减小而提高。流动阻力损失相对于空管有很大程度的提高。传热性能评价指标在湍流时普遍较低,故多螺旋扭带换热管的使用应考虑流动阻力损失的影响。     

大间隙锯齿翅片的传热流动特性

采用计算流体动力学（CFD）方法对一种用于冷凝式烟气余热回收的大间距不锈钢锯齿翅片进行了数值模拟,研究了该翅片的传热和流动性能,并在搭建的风洞的试验台上进行了实验验证.结果表明：其传热因子j和摩擦因子f均随着雷诺数的增加而减小,获得的Re-j和Re-f性能曲线可以为新型余热回收换热装置的优化设计提供依据.     

H型翅片管在高含尘烟气中的换热特性试验研究

利用水泥窑窑尾余热资源,对H型翅片管在高浓度烟尘环境中的换热特性进行了试验。结果表明, H型翅片管束在含尘量大的烟气中换热性能较光滑管优越,但阻力性能影响比较大。     

顺排翅片管束加扰流件强化传热和阻力特性的试验研究

本文通过试验研究，对比了顺排翅片管束与管间加扭带、角钢和圆管时的传热和阻力特性，指出加扭带可强化传热３％－７％，管束阻力约增加３０％；加角钢可强化传热６％－２０％，管束阻力约增加１９％－４０％；加圆管可强化传热０．３％－３．５％，管束阻力约增加５％。加扰流件在低流速时的效果好于高流速时的。     

翅片结构对换热器的影响

翅片管广泛用于废热锅炉,火焰加热器以及有关的换热设备。选用时,涉及到许多变量,包括规格尺寸,成本以及充许的气体压降。然而,设计者要了解的关键问题在于翅后结构及翅片密度对于所需的传热表面积的影响。人们往往因简单选择一个表面积较大的特殊设计而失误,尽管这种设计适合于裸管换热设备,因气体流速相当,但对翅片管并非如此。     

板棒式换热器传热与流阻性能研究

简要介绍了板棒式换热器的结构和工作原理,设计制造了板棒式换热器,对板棒式换热器进行了传热与流阻实验。实验结果表明总传热系数理论计算与实验结果吻合较好,验证了模型公式的正确性。板棒式换热器是一种性能优良、结构紧凑的高效换热器,在硫酸工业等气体换热场合将有广阔的应用前景。     

轴流型管壳式换热器壳程入口段传热与流阻研究

报道轴流型管壳式换热器在壳程入口段的传热与流阻实验研究结果，包括入口段的流体阻力系数与传热膜系数分布。并对入口段与管束中间段的传热与流阻性能对比做了分析。     

颗粒填充液冷式散热器的传热及流阻性能

通过在液冷式CPU散热器蛇形流道内填充不同粒径的玻璃珠和碳钢珠,对改进前后液冷式CPU散热器进行实验研究,分析了各因素对液冷式CPU散热器的传热和流阻性能的影响规律。结果表明:散热器填充玻璃珠后的对流换热系数为填充前的1.4—2.5倍,阻力系数f是填充前的4—10倍;散热器填充碳钢珠的散热效果和流阻性能均优于填充玻璃珠的,其Nusselt数是填充玻璃珠的1.5—2倍,而流动阻力仅是填充玻璃珠的0.5—0.7倍。     

板翅往复流道间的传热与流阻性能研究

提出了一种板翅式内部换热紧凑型SO2转化反应器,兼顾了绝热式反应器和连续换热式反应器二者的优点,可实现节能、节材和环保的目的,并可节约大量操作费用。对板翅往复流道中的气体换热及流阻特性进行了实验研究及理论分析,探讨了板翅结构对传热及流阻的影响,得到了优化设计数据。结果表明,本研究构造的板翅往复流道具有良好的综合传热效果,可广泛用于硫酸转化系统等气固反应装置中。     

非牛顿流体在波节套管换热器中流动与换热的实验研究

针对非牛顿流体在波节套管换热器管程的流动与换热进行了实验研究。重点研究了0.2%黄原胶溶液(XG)在不同波节套管换热器管程流动时的传热与阻力特性,并分析了强化传热机理。结果表明在相同工况下,随着管程黄原胶溶液Reynolds数Re_XG的增大,套管换热器总传热系数k和管程进出口压降Δp逐渐增大;波高H和波距S影响黄原胶溶液在套管换热器管程的流动与换热。随波高H增大,黄原胶溶液受波节处的涡旋效应的影响更明显,流体层间剪切力变大导致黄原胶溶液黏度变小,湍流程度更大,管程传热性能提高,压降也增大,但综合传热性能不断优化;随波距S增大,单位长度波节数量减少,对黄原胶溶液扰动影响降低,湍流程度降低,管程传热系数先增大后减小,流动阻力不断降低,综合传热性能先提高后减弱。当H=3.5 mm、S=30 mm时管程波节管的综合换热因子η_tube达到最大,η_tube是相同条件下圆管的5.11~6.69倍。     

非牛顿流体在波节套管换热器中流动与换热的实验研究

针对非牛顿流体在波节套管换热器管程的流动与换热进行了实验研究。重点研究了0.2%黄原胶溶液(XG)在不同波节套管换热器管程流动时的传热与阻力特性,并分析了强化传热机理。结果表明在相同工况下,随着管程黄原胶溶液Reynolds数Re_XG的增大,套管换热器总传热系数k和管程进出口压降Δp逐渐增大;波高H和波距S影响黄原胶溶液在套管换热器管程的流动与换热。随波高H增大,黄原胶溶液受波节处的涡旋效应的影响更明显,流体层间剪切力变大导致黄原胶溶液黏度变小,湍流程度更大,管程传热性能提高,压降也增大,但综合传热性能不断优化;随波距S增大,单位长度波节数量减少,对黄原胶溶液扰动影响降低,湍流程度降低,管程传热系数先增大后减小,流动阻力不断降低,综合传热性能先提高后减弱。当H=3.5 mm、S=30 mm时管程波节管的综合换热因子η_tube达到最大,η_tube是相同条件下圆管的5.11~6.69倍。     

螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻性能试验研究

对4种不同结构的螺旋扭曲扁管换热器的管程和壳程传热与流阻性能进行了试验研究,并和采用圆管作为换热管的弓形折流板换热器进行了比较,根据试验数据回归出反映螺旋扭曲扁管换热器管程和壳程传热与流阻特性的关联式。研究结果表明,螺旋扭曲扁管换热器管程与壳程都有较好的强化传热性能,螺旋扭曲扁管的几何尺寸和流体Re对其管、壳程传热与流阻性能有重要影响。     

花格板换热器的流动与传热

花格板换热器作为一种新型的管壳式换热器,其流动和传热机理研究目前尚未有较深入的研究。通过CFD技术,对花格板换热器的流动和传热性能进行了研究,并将结果与传统的弓形折流板换热器进行了比较,结果表明,在相同的Reynolds数下,花格板换热器的压降仅为折流板换热器的0.45倍左右,而两者的传热系数相差不大,因而花格板换热器的综合性能参数约为折流板换热器的2.2倍左右。     

翅片结构对双向开缝翅片管换热器性能的影响

为了获得翅片结构对双向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律,对不同翅片间距P_f和开缝高度S_h的双向开缝翅片管换热器进行了数值模拟,并对数值模拟结果进行了模化试验验证。结果表明：当R_e<7200时,增大P_f会提高双向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能;当R_e>7200时,减小P_f会提高其传热性能,降低其阻力性能;随着S_h的增加,双向开缝翅片管换热器的传热性能先降低后提高,阻力性能先提高后降低;对于不同翅片结构的5种双向开缝翅片管换热器,P_f越大,综合流动传热性能越高,但实际换热面积会减小,需综合考虑;在R_e=2734~6712范围内数值模拟与试验结果吻合较好,数值模拟能较准确地反映双向开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。研究成果可为双向开缝翅片管换热器的结构与性能优化提供依据。