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Pf和开缝高度Sh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Re7200时,增大Pf会提高双向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能;当Re7200时,减小Pf会提高其传热性能,降低其阻力性能;随着Sh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,Pf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Re=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。     

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。     

纵向内翅片管对流换热特性的实验研究及数值模拟

传热强化技术由于能使换热设备的效率提高,一直受到科技界和工业界的重视．一般认为翅片在强化传热中的作用主要是增加了热阻较大一侧流体的面积,从而减小了以总面积计算的热阻．在管外侧加翅片是强化管外换热的最普遍方式之一．相对而言,利用内翅片管强化换热的研究工作开展得比较少．本文对一种新型内翅片管的传热特性进行了实验研究,并通过数值仿真与实验数据进行了比较和分析．     

双开缝翅片空气侧换热和流动特性的数值模拟

利用数值耦合传热计算方法研究了四排管双开缝翅片管式换热器的传热特性和阻力特性,获得翅片附近空气的速度场和温度场,分析了开缝对翅片管换热器换热性能的影响。并针对翅片间距和开缝高度对翅片管换热性能的影响进行了数值模拟分析,得到了开缝高度和翅片间距针对换热系数的最佳组合。     

采用折叠扁管与挤压扁管的微通道换热器长效特性

对采用折叠扁管与传统挤压扁管的微通道换热器长效特性进行了对比研究。分别进行了标准盐雾腐蚀实验,对比腐蚀前后两个换热器样品的换热量、空气侧压降和总热阻变化情况,结果表明,折叠扁管的样品在腐蚀后的各项性能均优于挤压管的样品。传统挤压扁管样件的翅片与扁管连接处率先被腐蚀破坏,14 d腐蚀后就可观察明显的翅片脱落现象,且在28 d腐蚀后挤压扁管上出现泄漏;折叠扁管样件则是翅片率先被腐蚀,而翅片与扁管的连接处没有明显损坏,在49 d腐蚀后折叠扁管没有出现泄漏现象。这是由于折叠扁管能方便地配备保护层,实现牺牲翅片保护扁管的方法,在腐蚀过程中能有效地保护更为重要的扁管。折叠扁管的长效特性优于传统挤压扁管。     

螺旋扭曲管用于燃气轮机进气温度调节换热器的可行性研究

对将螺旋扭曲管用于燃机进气温度调节换热器进行可行性分析,模拟燃机进气加热器实际运行的工况条件进行综合传热性能实验研究,得到了传热与流阻准则关系式;引入综合评价因子概念并与传统钢铝翅片管换热器进行对比发现,螺旋扭曲管换热器是钢铝翅片管换热器的1.31~1.52倍。以某建设项目采用的E级PG9171E型机组为例,对采用螺旋扭曲管和钢铝翅片管的两种进气温度调节换热器进行对比发现：当采用螺旋扭曲管换热器时,在同样换热能力下,换热器风侧阻力增大了14.7%;在同等质量下,换热器换热能力提高9.9%左右。     

H型翅片管湿烟气对流冷凝传热的数值模拟研究

通过数值计算对湿工况下的H型和圆型翅片管换热器通道内充分发展段的对流冷凝传热特性进行模拟研究。计算采用压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿烟气流速范围为1～5 m/s,水蒸气质量分数范围为5%～13%。讨论了不同入口速度、水蒸气质量分数对H型翅片管和圆型翅片管传热传质系数、传热量、冷凝水流量和翅片效率的影响,并进行定量比较分析。计算结果表明,H型翅片管的传热能力强于圆型翅片管,但冷凝生成量较圆型翅片管小,同时H型翅片管的总翅片效率和潜热翅片效率小于圆型翅片管。     

圆弧形组合开缝翅片三维数值模拟

用数值模拟的方法对翅片管换热器中一种新型圆弧形组合翅片的传热特性进行了数值模拟,结果表明:在翅片后半部开缝与在翅片前半部开缝相比,换热性能增加7%左右,但阻力降不明显。     

H型翅片管湿烟气对流冷凝传热的数值模拟研究

通过数值计算对湿工况下的H型和圆型翅片管换热器通道内充分发展段的对流冷凝传热特性进行模拟研究。计算采用压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿烟气流速范围为1~5 m/s,水蒸气质量分数范围为5%~13%。讨论了不同入口速度、水蒸气质量分数对H型翅片管和圆型翅片管传热传质系数、传热量、冷凝水流量和翅片效率的影响,并进行定量比较分析。计算结果表明,H型翅片管的传热能力强于圆型翅片管,但冷凝生成量较圆型翅片管小,同时H型翅片管的总翅片效率和潜热翅片效率小于圆型翅片管。     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比。在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2—2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右。采用计算流体力学软件F luent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟。结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热。对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%。     

管翅式换热器管路布置优化设计的数值研究

采用分布参数法模型对常见的双流程管翅式换热器,在不同的空气及制冷剂进口状态下的工作性能进行了数值研究,对管路布置提出了改变不同流程管径比的优化设计方案,并从数值模拟的角度给出了验证。数值计算结果表明改变两流程之间的管径比可以优化换热器的换热性能,而且两流程的管径之间存在一个最佳比值0.8,在该最佳管径比下,换热器的换热性能在不同工况下均比相同管径提高6%～11%,同时可以使空气侧的阻力损失减少2%。     

扭转流换热器结构参数对流场和温度场的影响

建立扭转流换热器和弓形折流板换热器两种周期性全截面模型,采用计算流体力学方法对两种换热器的传热系数、阻力、综合性能进行了数值研究。分析了扭转流换热器管束支撑物类梯形导流板结构参数对换热器传热和流阻性能的影响。结果表明：导流板倾角和相邻两组导流板间距对扭转流换热器传热性能的影响显著,导流板宽度的影响次之,每组导流板的数量的影响较小。扭转流换热器优化结构,压降较弓形折流板换热器降低42.5%~46.9%,综合性能提高7.2%~14.1%。研究结果为管壳式换热器结构优化和强化传热提供了新方案。     

具有相变的三介质换热器的分析

具有混合能源的暖通空调与制冷（heating, ventilation, air conditioning & refrigerating, HVAC&R）系统通常需要在3种或多种流体之间传递热量。三介质换热器能满足多流体换热需求,在该领域具有应用前景,其优化具有重要意义。对于具有相变的三介质换热器,现有的热阻定义不能很好地发挥作用,而最新提出的理论提供了另一种方法。本文采用分布参数法建立了翅片管三介质换热器的仿真模型,并用实验结果进行了验证。此外,还推导了三介质换热器中基于耗散的的热阻。根据传热量和理论,分析了不同结构和空气流量下的三介质换热器的换热性能。结果表明,采用基于耗散的热阻作为评价标准与采用传热量为评价标准相比,改变管路排布方式获得的优化结果不同,改变管径或风量获得的优化结果相同。以基于耗散的热阻为标准,考虑不同流体侧之间的传热和压降的匹配,以获得最佳的管路排布方式。本文的实验结果有利于制冷空调系统中三介质换热器的优化以及理论新应用领域的拓展。     

奥氏体钢盐雾腐蚀研究

本文采用盐雾腐蚀方法评价奥氏体钢的抗盐雾腐蚀性能,利用金相、XRD对材料的组织进行了分析,对该材料在盐雾环境中的腐蚀形态进行了观测,结果表明该材料在盐雾环境中的腐蚀形态以点蚀为主,并提出在盐雾环境中使用该材料的热处理方法,以提高该材料的耐盐雾腐蚀性能.     

换热器表面复合涂层耐腐蚀与导热性能

为了提升换热器表面耐腐蚀性且不影响换热器的换热效果，以石墨烯，石墨粉末，环氧树脂等为原料，制备应用于换热器表面的耐腐蚀高导热石墨烯复合涂层。经硫酸腐蚀实验、导热实验、结合强度实验的测试，结果表明：涂层的耐腐蚀性能随石墨烯含量的增加而提升，当石墨烯质量分数达到0.06%时，涂层的腐蚀速率达到最低值0.2338mg/(cm2·h)，其耐腐蚀性能远强于304不锈钢的1.5 mg/(cm2·h)；涂层的导热性能随石墨粉含量的增加而提升，且当石墨质量分数为8%时达到最大值35.848 W/(m·K)；涂层的结合强度达到ASTM等级：5B。     

LNG装置润滑油空冷器扰流子设计实例

空冷器的控制热阻通常在空气侧,需采用翅片管增大表面积或湿式空冷强化管外传热。而案例中的润滑油空冷器则相反,控制热阻在管内。通过在管内设置扭带式扰流子,成功地进行了管内强化传热,并得到实践的检验。     

直管与波节管换热器热应力及阻力特性对比实验研究

为了研究波节管换热器的热应力和阻力特性,对具有相同管长和传热面积的波节管换热器和直管换热器进行了对比实验,分析了不同温差下的轴向应力和不同雷诺数下的管程、壳程的阻力损失。结果发现:与直管换热器相比,波节管换热器具有很好的轴向热补偿性能,在相同的实验条件下,其轴向作用力和轴向热应力均比较小,适合应用于大传热温差场合;波节管换热器的阻力损失高于直管换热器,但在低雷诺数时阻力损失相差不大,且具有较高的传热系数。     

Parallel plate heat exchanger for heat energy recovery in a farm grain dryer

One of the methods with the most potential to reduce energy consumption in grain drying is heat recovery from the dryer exhaust air. A parallel plate heat exchanger to recover heat energy from the exhaust air of a recirculating batch grain dryer was examined by theoretical assessments as well as by measurements in a scaled-down research dryer and experimental heat exchanger. In addition to the heat transfer performance, the operability in dusty conditions was investigated. Finally, the optimization of the heat exchanger was introduced by the aid of the calculation models and practical measurement. The heat exchanger performed satisfactorily, providing an average energy saving of approximately 18%. A significant improvement in the performance could be achieved by increasing the air velocity. No severe dust accumulation was observed, and a heat exchanger of this type could provide remarkable energy saving possibilities in grain drying. Further tests are necessary to ensure the operability in long-term use.     

热泵空调翅片管换热器流路优化研究进展

换热器的性能提升对制冷与热泵系统能效的提升具有重大影响,其中翅片管换热器的流路优化由于无需额外的成本、易于操作,是换热器性能提升的重要研究方向。本文总结了国内外学者对翅片管换热器流路的优化方法和评价指标。主要方法有基于空气侧风速分布的优化以及制冷剂侧流量的优化,基于管路结构的优化（包括管径、管路分合点、可变流路）,基于微元换热最大化的优化,基于不可逆损失最小的?分析、熵产最小化、热阻平衡法以及遗传算法的优化。总结得出可变流路可以同时满足蒸发器与冷凝器的最佳流路,是冷暖两用制冷与热泵系统流路优化的最佳选择;此外,热阻平衡法可以同时优化蒸发器与冷凝器的流路,是当前适用性较好的优化方法。评价指标中等泵功率下换热量的大小与热阻平衡是较为通用的评价指标。基于上述分析,针对翅片管换热器的优化方法以及评价指标提出了展望与建议。     

低熔点熔盐圆管内强迫对流换热

熔融盐具有使用温度高、热稳定性和传热性能好等优点,被认为是太阳能热发电系统中最有前途的传热、蓄热介质之一。通过搭建槽式太阳能熔盐集热传热实验台,进行了低熔点熔盐管内受迫对流换热实验,获得了不同熔盐流速下套管式熔盐-水传热单元的总传热系数;通过最小二乘法获得了低熔点熔盐管内充分发展紊流段对流换热Nusselt数随Reynolds数的变化曲线和实验关联式,并与经典关联式进行了对比,结果表明,实验数据和Dittus-Boelter方程、Colburn方程、Seider-Tate方程以及Gnielinski方程最大偏差分别为+23%、+13%、-10%和-20%,实验数据和经典公式符合较好。