椭圆管内层流结冰的数值研究

为预防椭圆管换热器等设备内部结冰甚至堵塞,本文采用流体计算软件fluent建立了三维椭圆管内流动换热模型,研究了一定热边界条件下椭圆管内层流流体的结冰规律.通过对不同工况的模拟分析,得到了流体在管内不同位置的结冰规律以及进口温度、进口Re数、长短轴之比对冰层厚度以及管内换热产生的影响,结果表明:椭圆管截面内,不同径向位置的冰层厚度不同;沿轴向管内冰层厚度逐渐增加,压力损失增大,局部Nu逐渐减小;Re数减小,进口水温降低,都会使管内各处冰层厚度增大,从而增加了管道堵塞的危险.而长短轴比例增大时,长短轴方向冰层变化趋势相反.     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

微细管碳纳米管悬浮液强制对流换热实验研究

测量了水平微细圆管内蒸馏水和不同质量浓度的水基多壁碳纳米管纳米流体在低雷诺数下的强制对流换热特性。实验结果表明,与蒸馏水相比,纳米流体的对流换热系数显著提高,且随质量浓度和管内雷诺数的增大而增大;并且研究了流体管内流动阻力特性,得到的泊肃叶数f·Re值随着雷诺数的变化不明显,但纳米流体的f·Re值要明显小于纯水。     

管内受热气体层流流动热不稳定性理论研究

1前言流体的物性参数在温度发生变化时其动力粘性系数、导热系数也要发生变化。这一特性对换热特性可能有较大的影响．现有的换热器中对流换热计算中考虑流体变物性的影响，都是先假设常物性进行计算，然后再按照近似经验公式进行修正＊．事实上，由于变物性的影响，流体的对流换热可能会出现新的规律，完全不同于常物性下的情形。对于气体而言，其密度随温度升高而减小，动力粘性系数、导热系数随温度上升而增大，变物性效应将更加明显。这是因为对管内受热气体流动，密度减小、动力粘性系数增大都将导致摩擦损失增加，导致质量流速减小，…     

螺旋槽管换热器管内流动和换热特性的实验研究

以水为介质,对螺旋槽管管内流体的流动特性、换热特性进行了实验研究。分析了流速、温度对流动特性,换热特性的影响。在该实验研究中,进行了实验测得摩擦压降与经典公式拟合得出的计算结果误差分析,验证了实验结果的准确度;进行了Nu的值与迪图斯-贝尔特公式拟合得出的计算结果误差分析,验证了实验结果的准确度;提出了预测套管式换热器热工性能的新方法。螺旋管换热器在管内流体Re范围为41000-58000时,换热器的热工性能较好。     

不同组分天然气在绕管内流动传热特性数值研究

针对目前LNG绕管换热器设计时,考虑不同天然气组分对流动换热性能的影响,采用数值模拟方法分析了不同组分天然气在绕管内流动的传热特征。研究采用6.4MPa的6组不同组分的甲烷和乙烷混合物作为工质,探讨了混合物乙烷组分比重、雷诺数Re、普朗特数Pr对压降和努塞尔数Nu的影响。结果表明:在气态时随着乙烷组分比重的增加,混合物压降随Re数增加幅度变小;而在液态时混合物压降则随着混合物中乙烷组分比重的增加,压降随Re数增加幅度变大。在气态时乙烷组分增大有利于传热,而在液态时乙烷组分增大不利于传热,最后根据模拟结果拟合出适用的Nu公式。     

小通道扁管内纳米流体流动与传热特性

建立了测量小通道扁管内纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米 流体的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,实验结果表明,在相同雷诺数条件下,小通道扁管内纳米流体的对流换热系数 大于纯液体,且随粒子的体积份额的增加而增大,而纳米流体的阻力系数并未明显增大。     

入口节流微通道换热器内相变传热特性

设计加工一种带有入口节流结构的铜基微通道换热器,理论分析其传热模型、实验测量微通道换热器内相变换热的传热特性和压力特性。结果表明:换热器内部的热传递过程为其主要换热模式;换热器表面温度随加热热流密度的增大而增大;微通道入口流速对表面温度影响较小;入口工质过冷度线性影响换热器的表面温度。热流密度在不同阶段对换热系数有不同影响,热流密度为360 W/cm~2时,换热器换热系数出现最大值;换热器压降随热流密度和系统流速的增加而增大。     

管径对超临界CO_2管内流动换热的影响研究

超临界CO_2管内流动与冷却换热过程中,物性发生剧烈变化,流动换热特性独特,研究管径影响超临界CO_2流动换热性能的内在机理和规律具有一定的实用价值。本文采用能够精确计算超临界CO_2物性的NIST实际气体模型,通过对比不同湍流模型,得到计算超临界CO_2流动换热性能效果最优的计算模型,并利用该计算模型对超临界CO_2管内流动换热过程进行模拟计算。结果发现温度场变化使得超临界CO_2物性发生剧烈变化,引起二次流强度变化,影响了流场分布和换热性能。随着管径的增大,二次流涡中心向管壁移动,且涡扭曲程度增强;格拉晓夫数Gr随管径的增大而迅速增大,表明浮升力对换热的影响增大,因此有效换热系数迅速增大。     

脉动流动强化换热的数值研究

对脉动流动强化凸块散热进行了数值研究,讨论了雷诺数Re,斯德鲁哈尔数St,脉动振幅A等参数对凸块散热性能和通道中压力损失的影响。数值结果表明,脉动流动加强了流体的扰动和掺混作用,增强了流体的传热能力,进而强化了凸块的散热。凸块散热的强化效果随着Re数和A的增大而增大,并且对于该模型存在最佳的St数。另外,通道中瞬时压力损失满足正弦规律变化,其周期平均的压力损失与稳态时差异不大。     

全玻璃真空太阳能热水器内流场的影响因素分析

本文通过对均匀加热条件下的全玻璃真空管太阳能热水器内流场的计算流体力学模拟,研究了管内的对流换热过程,分析了器内流场的影响因素以及真空管与水箱连接处的流体速度、温度分布,计算与实验结果相一致,结果表明,在真空管与水箱连接处出现随机的涡流,对换热过程不利,特别是对于增加反射板的类似真空管双面受热的热水器情况,应采取措施确保管内对流换热流动的有序性。     

油基钻屑螺纹推进式换热器流动传热特性

对油基钻屑在螺纹推进式换热器内的流动换热过程进行了数值模拟,研究了螺杆转速、油基钻屑雷诺数Re和螺纹截面形状对流动换热的影响。结果表明:随着螺杆转速增加,传热系数、油基钻屑出口温度均增大;同时发现,当雷诺数Re<250时,壳侧Nusselt数随雷诺数Re增大而迅速增大,此后雷诺数对Nusselt数影响较小;Nusselt数随曲率比d_i/D增大而增大。为方便工程设计,利用数值结果给出了油基钻屑的流动换热关系式。     

ZrO_2-水纳米流体管内层流流动特性的实验研究

实验研究了粒径为50 nm,质量分数为0.2%,0.4%,0.8%,1.2%的ZrO_2-水纳米流体分别在弯管和直管内的流动特性以及纳米流体的稳定性.实验结果表明:通过加入分散剂使纳米流体稳定性得到显著提高,在相同温度的层流状态下,弯管的流动阻力系数大于直管.纳米流体的黏度随着质量分数的增大而增大,在相同Re下,纳米流体在层流区内阻力系数随纳米流体质量分数的增加而增大.     

几何因子对波纹通道内稳态流动与换热的影响

采用曲线坐标系下压力与速度耦合SIMPLER算法,数值研究了一种波纹通道内周期性充分发展的稳态层流流动与换热情况,流动Re数的范围为20～500,Pr数为0.7.计算考察了不同Re数、纵宽比γ及纵横比∮对换热与阻力的影响.计算结果表明,Re数、纵宽比γ及纵横比∮较小时流体不出现任何回流;整体Nu数及fRe数随着Re数,纵宽比γ及纵横比∮的增加而增加,换热增强,但同时流动阻力增加.其计算结果可为波纹通道的设计提供参考依据.     

螺旋扭曲椭圆管内纵向涡流动特性与强化传热机理的CFD分析

以水为介质,采用CFD软件ANSYS Fluent对螺旋扭曲椭圆管内流体的流动规律与强化传热机理进行了研究。研究发现,螺旋扭曲椭圆管特殊的螺旋形管壁形状可诱发管内流体旋转形成纵向涡,且纵向涡的强度不随流动距离的增大而衰减,持续性能良好;纵向涡的存在使得螺旋扭曲椭圆管内流体得速度分布产生明显变化,增强了管内流体速度场与温度场间的协同性能,进而强化流体传热。     

旋转射流冲击换热液晶显示实验研究

采用热色液晶测温技术对以二氧化碳为工质的稳态射流冲击换热和管内插入扭转带方式的旋转射流冲击换热进行了实验研究。与普通射流相比,旋转射流导致驻点附近区域的换热趋于均匀化。其换热系数在大于某一半径之后高于普通射流,但在驻点附近相对较低。旋转射流对换热的此种影响随雷诺数的增大而减弱。     

入口段协同式翅片强化单相对流换热数值模拟

对二维平行平板通道入口段内设置协同式折流翅片的层流换热和流动特性进行了数值模拟。研究了翅片倾角以及通道长高比L／H对换热和阻力特性的影响。研究的Re数范围为100-1000。在翅片倾角β=0°-21.8°范围内, 通道内平均Nu数随翅片倾角β的增大而单调增大,随通道长度增大而单调减小。如果从相同泵功下强化效果来评价, 则是小倾角翅片较优,并且随Re数增大强化效果减弱。另外,分析表明,场的协同确实与换热率密切相关。     

一种内螺纹强化管的冷凝实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A、R22在水平强化管内冷凝换热特性,探索了热流密度、水流速度对换热特性、压降的影响。实验测试管为内螺纹强化管,长度为5.2 m,外径为9.52 mm。实验结果表明:制冷剂R410A、R22的传热系数和压降随热流密度的增大而增大,同时内螺纹管的换热系数还随管外冷却水流量的增加而升高,压降随冷凝温度的升高而降低,而R410A比R22有更好的换热效率和较小的压降。     

微管换热器流动与传热的实验研究

本文对自制微管换热器的流动与传热性能进行了实验研究。提出了微细圆管换热器管内单相强制对流换热努摩尔数准则式,并与已有相关文献提出的关联式做了对比,结果表明:微管管内换热系数比常规尺度计算公式预测值要高,同时本文分析了微细管内的压力降、摩擦阻力系数f随雷诺数的关系。研究表明微管管内压降、摩擦系数都比常规尺度预测值要高。     

竖直圆管中超临界压力CO2对流换热实验研究

本文对超临界压力CO2在竖直加热圆管内的对流换热进行了实验研究,比较了不同流向、不同热流密度等对流动和换热的影响。实验结果表明,管内径为2mm时,在低进口Re条件下,由于浮升力影响导致层流向湍流提前转变, 对流换热增强;与向上流动相比,向下流动更易由层流转变为湍流;向下流动的换热要强于向上流动,表明浮升力对换热有很大影响。对于管内径为0．27 mm的微细圆管,当进口Re高于104时,浮升力的影响可以忽略,对流换热系数的变化完全由物性的变化尤其是cp的变化导致。