表面增强型强化传热管换热特性实验研究
几种换热管强化传热性能实验分析与比较
文章编号:1005)0329(2003)06)0007)04几种换热管强化传热性能实验分析与比较俞惠敏1蔡业彬1、2(1.茂名学院,广东茂名5250002.华南理工大学,广东广州,510641)摘要:选择光管、螺纹管、波纹管换热器进行传热性能实验。
实验结果表明波纹管换热器的总传热系数最大,其次是螺纹管,最小是光管;螺纹管的管内(热侧)压降最大,其次是波纹管,最小是光管;管外(冷侧)三种管型压降相差不大。
最后确定波纹管为此次换热器改造的管型。
关键词:波纹管;螺纹管;光管;换热器;传热性能中图分类号:TQ05115文献标识码:AExperiment Analysis and C omparison to the Intensify TransmitHeat Function of Several Kinds of Exchanger TubeYu Hui min Cai YebinAbstract:According to the i ntensify transmit heat theory,several kinds of the exchanger tube(light tube,whorl tube,ripple tube)is chosed to do the experiment of the intensify transmi t heat function.The results indicated:the total transmit heat coefficient of ripple tube is the largest,then the whorl tube and the third the light tube;the pressure drop in the whorl tube(hot side)is the largest,then the rip-ple tube and the third the ligh t tube;the pressure drop out of the tube(cold side)has hardly any difference finally.The triple tubes for the tube type of the reform exchanger is determined.Keywords:triple tube;whorl tube;light tube;exchanger;transmit heat function符号K)传热系数,W/(m3.e)A)))给热系数,W/(m2#e)M)))污垢及金属热绝缘系数,m2#e/W $P)))压力降,kPaJ)))比压力降,kPa/NTUL)))运动粘度,m2/sQ)))密度,kg/m3K)))导热系数,W/(m#e)D e)))壳体当量直径,mS)流道横截面面积,m2G)体积流量,m3/hV)流速,m/s下标h)))热流体c)))冷流体1强化传热方案选择的理论依据某石化公司重整生成物换热器传热效果一直不好,从现场重整生成液出口温度实测值可看出,换热器的换热性能不能适应生产波动,导致整个铂重整装置不能满负荷运行,制约了工厂生产能力和效率的提高,因此需要对此进行改造,改造的重点放在提高现有换热器的换热效率上。
强化传热传质的现状与展望
强化传热传质的现状与展望摘要:强化传热传质、增强或强化的科学与工艺已成为传热科学与工程许多方面的重要组成部分。
强化传热传质方面的文献综述参考了上千篇文献,其数量仍在上升。
这就带来了一个适当设计及应用信息传播的挑战。
为了给出这一重要科技现状的总览,本文陈述及评论了强化技术各分支近几年具有代表性的发展。
本文献从被动强化技术、主动强化技术及复合强化技术几方面阐述。
关键词:调研,单相流,流动沸腾,冷凝,结垢相关术语:CHF 临界热通量, [W/m2] Pr 普朗特数D 凹坑或压痕的直径, [m] q, q w壁面热流, [kW/m2]d 管或道的内径, [m] Re 雷诺数e 波纹或粗糙高度, [m] ΔT sat 壁面过热度, [K]H 180°扭距, [m] y 纽带的扭角(管内径的180°扭距)L 管内流动长度, [m] P翅片管翅片间的轴向间距[m]MHF 最小热流或莱顿弗罗斯特点[W/m2]希腊符号:δ凹坑或压痕的深度[m]θ液-固界面接触角,[度]1.引言关于强化热交换的第一篇已知论文可能是早在150年前由焦耳(1861)年所发表的。
此后,该专业领域在萌芽阶段发展缓慢,但在1950年以后得到了迅猛发展。
图1显著描绘出这一领域出版物数量的增长。
本汇编(Manglik、Bergles,2004年;Bergles 等人,1983)基于一个对期刊论文、会议论文和科技报告(不含专利)的手工搜索①。
①电子或基于网络的搜索,鉴于越来越复杂的互联网搜索引擎,虽然预期高产但实际受限于其效率。
搜索所生成的清单中有时需对错误引用进行移除或增添纰漏进行手动审核,有时疏漏或所包含的不正确引用可能是十分重大的。
关于电子搜索局限性的讨论在这篇文章的后半部分进行阐述并给出搜索结果的样例。
含有一些质量交换方面的相对数量较小的论文,作为热交换技术可增强质交换且反之亦然的一个提醒。
每年发表超过约400份出版物(Manglik and Bergles,2004),强化热交换是目前科研发展的一个主要部分。
内部带有纵向呈波浪状的翅的三种不同翅片管的传热与压降的计算分解析
内部带有纵向呈波浪状的翅的三种不同翅片管的传热与压降的计算分析文摘在雷诺数Re=904——4,520之间,对带有三种不同类型的内部纵向翅片模型的管的湍流压降传热特性的数值研究。
通过获得的通道速度,温度,湍流领域来辨别强化传热的机理。
计算结果表明,沿着流向位置,稳定和空间周期性增长和横断面涡产生在管或翅墙附近。
伴随着回流区附近传热的增强,管或翅片表面的热边界层从而周期性的中断。
在波浪状的通道内整体传热系数高于在一个平滑翅片通道内的,然而伴随着较大的压降缺陷。
在相同的波纹,中断的波纹翅片管可以提高72—90%传热,同时伴随增加2—4倍以上的压降缺陷。
在所研究的翅片中,正弦波纹翅片具有最佳的综合性能。
符号列表A 波纹的振幅(m) Af 传热表面积(m2)cp 比热(J kg-1 K-1) Di 外管的内径(m)Do 外管的外径(m) de 水力直径(m)di 核心管的内径(m) do 核心管的外径(m)f 达西摩擦系数(-) h 平均传热系数(W m-2 K-1)j 科尔伯恩因子(=Nu/Re Pr1/3) k 湍流动能(m2 s-2)L管长(m) l 波浪翅距(m)ld 中断波浪翅距(m) l f 外展波纹翅片长度(m)N 波浪数(-) Nu 平均努赛尔数(=hd/λ)P*压力梯度(Pa m-1) Pr 普朗特数(=µcp/λ)Re 雷诺数(-) Tin 进口空气温度(K)Tinner 外管内壁温度(K) Tout 出口空气温度(K)T outer外管外壁温度(K) T w壁温(K)u 流速(m s-1) u m平均进口速度(m s-1)x,y,z 直角坐标(-)希腊符号δf 翅片厚度(m)Ф传热速率(W)△p 一个周期波距内压降(Pa)△P管进出口之间的压降(Pa)△T温差(K)ε湍流能量耗散率(m2 s-3)λ导热系数(W m-1 K-1)μ动力粘度(kg m-1 s-1)ρ密度(kg m-3)θ按体积计算的温比(-上标*量纲′ 波动P 平面翅片管1 介绍在许多工程领域内部有翅片的表面被广泛地用来强化传热。
球突翅片的传热流动特性及等效热阻数值分析
低温设备的节能及数值横拟方面的研究.
4 4
童
加
控制方程为[] ¨
( )连续性方程: 1
21 0 2年 第 4 1卷 第 1期
直接 空冷器单排管换 热器 上,结果 表明:, 当球突个数相
同时 ,错排布置方式优于顺排;R =60- 0 ,球突错 e 0 "l 0 -5 排时, 平均换热系数 比平直翅片增加 3%'5%, 0 - 5 阻力系数 - 增加 5%'8%, 0 - 5 同功耗强化换热指数 - 11 ~1 7 . 4 .。 2 由于其具 有压降小 ,能够 产生涡流 ,对 流体所产生的周 期性 扰动可 以减薄边 界层 ,强化下游 局部Nu 的特 点, 数 而被应用于管式换热器的强化换热 。 从 目前对 翅片管换 热器 的研究来看 ,主要是增加流 动阻力的代价来强化传热, 这些翅片在某些程度上可能并 不节 能。而最近提 出的球突翅片它本身能破坏流动边界层 的发展,使得换热得到强化;另外相对于开缝翅片其流线 型比较好,可能在一定程度阻力增加的并不是太多,因此
Nu s l n mb r f i l d f S 6 2 % ~ 3 .3 h g e a a f l i n s e t u e s d mp e n i . l o i 2 9 5 % i h r h n t t p an f .wh l i t n f co so d mp e n i 6 6 % ~ 2 .4 t h o i i f c i a t r f i ld f l . 2 er o i S 7 0 %
R410A、R404A、R407C在水平强化换热管外的凝结换热
2017年第36卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·481·化 工 进 展R410A 、R404A 、R407C 在水平强化换热管外的凝结换热欧阳新萍,舒涛,刘冰翛(上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093)摘要:研究了R410A 、R404A 、R407C 在水平强化管外的凝结换热,并进行了换热性能的对比。
实验管为常用的管内螺纹、管外斜翅的三维低肋管。
应用威尔逊图解法对实验数据进行处理,得到管内对流换热系数并给出Dittus-Boelter 形式的强化管管内对流换热关联式,再根据热阻分离的方法得到管外凝结换热系数。
结果表明,在相同换热参数下,凝结换热系数大小依次为R410A 、R404A 、R407C 。
3种制冷工质应用于该强化换热管的换热增强倍率分别在9.53~14.07、6.81~11.48和3.23~5.28的范围。
而R410A 、R404A 和R407C 在强化管内的强化倍率分别为1.77、1.73和1.76,三者相差不大。
R410A 管外凝结换热系数随着壁面过冷度的增大而减小,与单一制冷工质这一冷凝特性相同;而R404A 和R407C 与R410A 不同,随着壁面过冷度的增大,管外凝结换热系数增大,这主要是非共沸制冷工质管外凝结过程存在的气膜热阻所致。
关键词:凝结换热;强化换热;混合制冷剂;强化管中图分类号:TK172 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)02–0481–06DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.011Experimental study of condensation heat transfer performance of R410A ,R404A and R407C on horizontal enhanced tubesOUYANG Xinping ,SHU Tao ,LIU Bingxiao(School of Energy and Power Engineering ,University of Shanghai for Science and Technology ,Shanghai200093,China )Abstract:The performance of condensation heat transfer of R410A 、R407C and R404A were experimentally studied and compared to horizontal tubes. The enhanced tubes in this study have three dimensional inner screw and outer diagonal fins. The Wilson plot method was used to treat experimental data and obtain the coefficient of convective heat transfer in tubes and convective heat transfer correlation in the form of Dittus-Boelter. Then the condensation heat transfer coefficient on tubes can be figured out on the basis of separation of thermal resistance. The results showed that under the same conditions ,the condensation heat transfer coefficient is the sequence of R410A>R404A > R407C. The outer enhancement factor of these three refrigerants is 9.53—14.07、6.81—11.48 and 3.23—5.28. The enhancement ratio of R410A 、R404A and R407C is 1.77,1.73,1.76. The condensation heat transfer coefficient of R410A decreased with the increasing degree of super-cooling ,the same as the condensation characteristics of the single refrigerant. However ,as the increasing degree of super-cooling ,the condensation heat transfer coefficients of 404A and R407C increase. The reason is that a layer of vapor film forms in the condensation process of the non-azeotropic ,which increased the heat transfer resistance.Key words :condensation heat transfer ;heat transfer enhancement ;mixed refrigerant ;enhanced tube为制冷换热器及强化换热、制冷技术与设备、换热器测试技术等。
表面增强型强化管外蒸发换热特性实验研究
Ex r m e a t d n e a o a i n o t i e t pe i nt ls u y o v p r to u s d he s r a e e a e u e u f c nh nc d t b s
JA G G n 。 MA H -e IN a g ug n
( oee fP u r n ie ig, iesyo Sa g a fr c ne n e nl y,h n h i 0 03,C i ) C lg a. gne n Unvri h n hi o i c ad Tc oo S ga 0 9 l o eE r tf Se h g a 2 hn a
tet b d t b a et eb th a rn frc p bl y h u e2 a u e4 h v h e e tta se a a it . n s i
Ke od :srae n a c v p rt ntbs p ru r c r ; e t r nfrcp bly; x ei yw rs uf c h n e ea oai ue ; o s tu t e ha a se a i t e pr— e d o o s u t a i me tl td ha l na u y: et 眦 s f
上 海 理 工 大 学 学 报
20 0 8年 第 3 卷 0
腾换热 系数随热 流 密度 、 腾压 力 的变 化 规律 以及 沸
发管的研究重点应是如何进一步提高强化管外的沸
晚. 直到近几年来 , 一些企业开始尝试这种管型的国 产化 , 取得了一些实验成果. 20 年 , 0 4 陈剑波_ 等通过实验得 出结论 : 1 J 当热 范围内, 制冷工质为 R 3a时 , 面增强型蒸发强 14 表
横纹槽管管外强化传热数值模拟与场协同分析
中图分类号
近几年来 , 着世界 经 济的快 速发展 , 源紧 随 能 张的 问题也越 来 越 突 出 , 何 采 取更 有 效 的节 能 如
维建 模 , 以减少 计算 量 。
措 施 、 计更先 进 的换 热设 备 已成 为 国 内外 众 多 设
学 者研 究 的难题 。 横 纹槽管是 上 世纪 7 0年 代 中期 出现 的一 种
机 、计算 流体力 学 ( F C D) 和计 算传热 学 的迅速
发展 ,数值 模拟 已经成 为研 究流 体流 动和传 热 的
重要 方法 。
、 几 n 厂一
文 献 [ ,] 12 对横 纹槽 管 进 行 了 比较 深入 的研
究 , 都从 比较 传 统 的换 热 原 理 角 度去 分 析 横 纹 但 槽 管换 热特性 。笔 者应用 F U N L E T软件对 横纹槽
管外 的换热特 性进 行模 拟 , 出换热 系数 , 得 并从 场
图 2 二 维模 型 及 边 界 条 件 设 置
1 2 网格 划分 及边界 条件 .
采用 结构 化 网格 对所 建立 的几何 模 型计算 区 域进 行离 散 , 虑边 界层 对传热 和 流动 的影响 , 考 将
壁面 附近 网格 加 密 。利 用 有 限体 积 法 离 散方 程 ,
协同原 理的角 度分 析其强 化换 热机理 。
1 模 拟计算 过程 1 1 模型结 构 . 横纹 槽 管 结 构 如 图 1所 示 , 管 外 径 为 其
非耦合 的稳 态 隐式格 式 求解 。采 用标 准 k8湍流 -
模 型计 算模 拟横 纹槽管 管外 湍流 时 的流动 和传热
1m 槽 宽 为 2 6 m, mm, 邻 槽 间 的 距 离 为 1 mm。 相 0 笔者 研究 的 是 横 纹 槽 管 管 外 流 体 流 动 和 传 热 问 题 , 计算 区域 为 环形 空 间 。 由于 结 构具 有 轴 对 其
传热学_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
传热学_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.同温度下黑体的辐射力小于灰体的辐射力。
答案:错误2.黑体是在相同温度下辐射能力最强的物体。
答案:正确3.热辐射是依靠电磁波传递能量的,它不可以在真空进行。
答案:错误4.当采用加肋片方法强化传热时,肋片应该加在传热系数较大的一侧会最有效。
答案:错误5.如果在水冷壁的管内结了一层水垢,其他条件不变,管壁温度与无水垢时相比将提高。
答案:正确6.下列材料中常温下导热系数最大的是()。
答案:7.在定温边界条件下,稳态、无内热源、导热系数为【图片】、内外径分别为【图片】和d【图片】、长度为l的单层圆筒壁的导热热阻为( )。
答案:8.对于内外表面维持均匀恒定温度的空心球壁导热(导热系数为【图片】、内外半径分别为【图片】和【图片】)的热阻()。
答案:9.按照导热机理,水导热系数最小的状态是()。
答案:10.对流换热系数为100W/(m【图片】·K)、温度为20℃的空气流经50℃的壁面,其对流换热的热流密度为()。
答案:11.用于表示强制对流换热时流态的准则称为()准则。
答案:Re (雷诺)12.角系数是纯几何因素,与物体的黑度()。
答案:无关13.格拉晓夫准则 Gr 越大,则表征()。
答案:14.液体沸腾时,汽泡内的压力大于汽泡外液体的压力,主要由于下列哪个因素造成的()。
答案:15.工程中较为常用的沸腾工况是指()。
答案:16.同一温度下黑体的辐射能力最强、吸收能力最弱。
答案:17.由表面1和表面2组成的封闭系统中:【图片】()【图片】。
答案:18.试判断( )传热过程的传热系数最小答案:19.若已知对流传热系数为78W/(m【图片】·K),则其单位面积对流传热热阻为()。
答案:20.深秋季节,空气温度高于0℃,树叶却会结霜,这主要是由于树叶通过( )散失了热量。
答案:21.关于非稳态导热下列说法正确的是()。
答案:22.下述()可以提高对流传热系数。
内置转子换热管强化传热性能实验研究
h do e a isi h mo t o n u e i he id f“ j Ne g Xi y rme h nc n te s oh ru d tb s w t tre kn s o J n n”( NX)rtrisrs w ih h d h e J .oo n et hc a
i c e s d wi h i c e s f s r w la n r a e t t e n ra e o c e h e d. Th it n i e h a r n fr c r ce itc f t i k n o u e e n e sf d e t ta se haa trsi o h s i d f t b wa i s
“ N 一oo n e swh c a e a s r w la f1 0 mm ,a d t e b s ef c fh a r n f re h n e n a e J X” r tri s r ih h v ce e d o t 5 n h e t f to e tt s n a c me tc n b e a e
h v h f c fh a r n fri tnsfc t n.Th a g s aueo c n r a h 2. n t e s oh r u d t e t a e t e ef to e tta se n e i a i e i o e lr e tv l f a e c 01 i h mo t o n ub swi h
DOI 1 . 9 9 i is . 0 5 9 5 2 1 0 0 3 : 0 3 6 / .s n 1 0 - 9 4. 0 2. 7. 0
Ex e i e t ls u i s 0 n a c d h a r n f r c a a t r si p r m n a t d e n e h n e e tt a se h r c e itc
(主要参考)R134a表面增强型蒸发强化传热管的实验研究
Exp erimental Study o n Surface Enhanced Boiling Heat Exchanger Tube s with R134a
By Chen Jianbo ☆ , Jin Chuanmin , Xu Hao and Lu Minghua ☆University of Shanghai for Science and Technology , China Abstract In this study , a typical boiling surface enhanced boiling heat exchanger tube wa s de scribed and studied experi2 mentally. When R134a is used a s the refrigerant , the overall heat transfer coefficient and the out side heat transfer coef2 ficient for this tube are 2. 2 - 2. 6 time s and 1. 3 - 1. 9 time s re spectively a s large a s that of ordinary low - finned tube s at
《制冷学报》2004 年第 1 期
研究论文
R134a 表面增强型蒸发强化传热管的实验研究 Ξ
陈剑波 金传
(上海理工大学城建学院 上海 200093)
徐皓 陆明华
(江苏萃隆铜业有限公司 江苏常熟 215562) 摘 要 介绍了国外空调冷冻设备中采用的一种新型商用表面增强型蒸发强化传热管 ,并对其进行了实验研究 。 发现对使用 R134a 环保制冷工质 ,在低热流密度的条件下 ,表面增强型蒸发强化传热管具有十分优异的强化效果 。 在实验的换热工况下 ,保持进口水温不变而改变管内水流速 ,这种强化管的总换热性能是普通低翅蒸发强化管的 2. 2 到 2. 6 倍 ,管外换热系数是普通低翅蒸发强化管的 1. 3~1. 9 倍 。 关键词 工程热物理 ;强化传热 ;实验研究 ;表面增强型强化传热 ;沸腾换热
换热通道内纵向涡干涉及其流动与强化传热特性数值研究
换热通道内纵向涡干涉及其流动与强化传热特性数值研究换热通道内纵向涡干涉及其流动与强化传热特性数值研究摘要:本文通过数值模拟方法研究了换热通道内纵向涡的产生和演化过程,并探讨了其对流动和传热特性的影响。
研究发现,在换热通道内引入纵向涡能够有效地增强换热效果,提高传热性能。
引言换热是许多工程领域中重要的过程,如核电站、汽车发动机冷却系统等。
提高换热效率和传热性能对于提高设备性能和节能减排具有重要意义。
纵向涡是一种通过改变流动结构来增强传热的方法,在多相流、换热器以及燃烧室等领域具有广泛的应用。
本文通过数值模拟方法研究了换热通道内纵向涡的产生和演化过程,并探讨了其对流动和传热特性的影响,旨在为优化换热器结构和提高传热性能提供一定的参考。
方法基于Navier-Stokes方程和动量方程,我们建立了数学模型来描述换热通道内的流动行为,并采用计算流体力学(CFD)方法进行数值模拟。
在模拟过程中,考虑了通道内的流体动力学特性以及边界条件,包括壁面温度和速度等。
同时,我们引入了纵向涡的产生机制和参数,并对其相关特性进行分析。
结果与讨论通过模拟,我们观察到在换热通道内的流动中纵向涡的产生。
当入口流速和涡旋强度逐渐增加时,纵向涡的规模和数量也随之增加。
此外,涡旋与壁面之间的距离也对涡的特性有一定影响。
更接近壁面的涡旋通常具有更高的传热效果。
此外,我们还发现纵向涡的存在可以破坏传统的流动结构,形成更复杂的流动模式,从而增加了热量的传输路径,提高了传热性能。
结论本研究通过数值模拟方法研究了换热通道内纵向涡的产生和演化过程,并探讨了其对流动和传热特性的影响。
研究发现,在换热通道内引入纵向涡能够有效地增强换热效果,提高传热性能。
由于涡旋的产生机制和特性对换热和流动过程有重要影响,未来应进一步研究涡旋的优化控制方法和实际应用效果,在工程实践中广泛推广纵向涡的运用,以进一步提高换热系统的性能和效率。
同时,本研究还对于传热特性的数值分析方法提供了一定的参考,可为其他相关领域的研究提供一定的指导意义。
论述改变换热表面情况强化传热方法
论述改变换热表面情况强化传热方法
改变换热表面情况是一种常用的强化传热方法,通过改变传热表面的特性,可以提高传热效率和换热器的性能。
以下是几种常见的改变换热表面情况的方法:
1.增加表面粗糙度:增加表面粗糙度可以增加传热表面与流体之间的摩擦阻力,从而增加传热系数。
这可以通过使用粗糙材料、刻蚀或喷涂等方法实现。
2.改变表面形状:改变传热表面的形状可以增加热交换表面积,并提高传热效率。
常见的方法包括增加翅片数量、改变翅片形状和间距等。
3.增加传热表面面积:增加传热表面积可以增加传热功率。
这可以通过增加传热表面的长度、改变管道或板片的形状等方式实现。
4.改变流体流动状态:改变流体流动状态也可以强化传热过程。
例如,通过增加流体的速度或改变流体的流动方向,可以增加传热系数。
5.利用流体振荡:通过引入振荡运动,可以增加传热界面的扰动,从而增加传热系数。
振荡可以通过机械装置或外部激励等方式实现。
总之,改变换热表面情况是一种有效的强化传热方法,可以提高传热效率和换热器的性能。
不同的方法适用于不同的应用场景,需要根据具体情况选择合适的方法进行改进。
水平强化管外池沸腾换热性能实验研究
水平强化管外池沸腾换热性能实验研究近年来,随着气候变暖,可再生能源的开发和应用技术的高速发展,增强型热池的技术应用受到人们的广泛关注。
水平强化管外池沸腾换热是一种新型的换热技术,其优势在于可以实现高效的换热,进一步提高热源利用率,并可以显著提高热池的换热效率,从而提高可再生能源利用效率。
针对水平强化管外池沸腾换热性能研究,本研究利用实验装置,研究该技术的运行特性,并考察了其换热性能。
实验装置由水平强化管外池、电加热器、温度传感器、流量计和控制系统组成,利用电加热器控制热池温度,通过温度传感器检测温度,流量计检测流量,控制系统将原料水加入热池,通过沸腾换热实现热量的调节。
实验中,在水力压力0.2MP即0.2m水柱高的条件下,采用热池原料水温度45℃,设置了表面加热率从3.3W/m2到15.7W/m2,出口温度从35℃到45℃的循环条件,进行了沸腾换热实验,并研究了相关参数对换热效率的影响。
结果表明,在出口温度为35℃和45℃时,表面加热率升高,沸腾换热效率和换热系数均随之升高;但出口温度为35℃的沸腾换热效率比出口温度为45℃的沸腾换热效率要高出2.2%;同时,随着表面加热率的升高,吐出液位会呈减小趋势,且吐出液位与表面加热率之间存在明显的负相关关系。
从本实验研究结果可以看出,水平强化管外池沸腾换热性能是一种可行的换热技术,且表面加热率和出口温度等关键参数能够有效改变沸腾换热性能,从而可以更好地提高可再生能源的利用率。
因此,此技术有望在可再生能源的应用中发挥重要作用。
本研究的结果,为进一步深入研究热池的换热机理提供了实验依据,可以作为今后可再生能源的应用研究的重要参照,为增强型水热池的性能设计提供有价值的参考。
综上所述,就水平强化管外池沸腾换热性能而言,表面加热率和出口温度对其换热性能产生了明显的影响,沸腾换热性能是可以提高可再生能源利用效率的有效技术。
本研究有望为今后可再生能源开发和应用提供参考。
水平强化管外池沸腾换热性能实验研究
水平强化管外池沸腾换热性能实验研究本文介绍了使用水平强化管外池沸腾换热技术的实验研究。
实验中使用的水平强化管外池沸腾换热器的直径为Φ18mm,长度2.2 m。
实验比较了室温操作和高温操作的性能。
高温操作温度为120℃,室温操作温度为50℃,实验流量为2.6 L/min。
实验结果显示,与室温操作相比,水平强化管外池沸腾换热器在高温操作下的性能更好。
实验数据表明,在高温操作下,水平强化管外池沸腾换热器的平均换热系数提高了约50%,换热效率提高了约20%。
此外,温度分布也更加均匀,平均温差降低了约32.4%。
关键词:水平强化管外池沸腾换热,换热器,高温操作,室温操作,换热系数,换热效率1 言换热是传热学的一个重要分支,它的研究和应用非常广泛。
它经常用于能源转换、冷却系统以及冶金和化工制造中。
溶液换热是换热过程中常用的一种换热方式。
溶液换热过程中,会发生溶液的沸腾和蒸发。
目前,沸腾换热技术是用于提高换热效率的最有效、最常用的方法之一。
为了提高换热效率,最近,水平强化管外池沸腾换热技术被运用到了溶液换热过程中。
水平强化管外池沸腾换热器由一个水平管束组成,它的结构比传统的纵向换热器结构复杂得多,但可以提高换热效率。
因此,本文主要研究了水平强化管外池沸腾换热器在不同操作温度下的性能。
2 平强化管外池沸腾换热器原理水平强化管外池沸腾换热器的结构图如图1所示,它是由一个水平管束组成的。
水平管束由多根管组成,管组以普通的等距螺旋形置换在一起,形成一个外管。
引水和冷凝水分别从两端进入外管,穿过外管,汇聚于内管中心区,形成外池。
水汽从内管中心区扩散到外管,再在外管中排出。
这样,就实现了水汽和液体在外池中交换热量的过程。
图1.平强化管外池沸腾换热器结构图3 验研究3.1 验装置实验中使用的水平强化管外池沸腾换热器的参数如表1所示。
表1.平强化管外池沸腾换热器参数管直径18 mm管长 2.2 m实验流量 2.6 L/min实验中,室温操作温度为50℃,高温操作温度为120℃。
传热强化综合实验报告
传热强化综合实验报告实验目的:本次实验旨在通过传热强化实验,探究不同条件下的传热性能,并比较不同强化措施对传热增强的效果。
实验原理:传热强化是通过改变传热体的流动状态、增加表面粗糙度或改变传热介质等手段,从而提高传热效果的一种方法。
而传热方式中的对流传热是我们关注的重点。
对流传热强化可通过增加传热流体的流速、使用导热油等传热介质、在传热表面加上某些结构等方式实现。
在本实验中,我们将通过改变流速和加入强化结构的实验装置,探究传热强化的效果。
实验步骤:1. 准备实验装置,包括传热体、传热介质供给装置、流量控制装置等。
2. 将传热体放入实验装置,并连接传热介质供给装置和流量控制装置。
3. 设置实验参数,如不同流速、不同强化结构等。
4. 打开传热介质供给装置和流量控制装置,使传热介质通过传热体,并保持一定的流速。
5. 在实验过程中记录传热介质的进出口温度差值、传热体表面温度等数据,并定期记录时间和实验参数。
6. 完成一组实验后,停止实验装置的运行,并将实验数据进行整理和记录。
实验结果:根据实验数据整理,我们得到了如下结果:(具体数据和结果展示要根据实际实验情况进行描述)1. 由实验数据观察,当流速增大时,传热效果会相应增强。
进出口温度差值和传热体表面温度差值随着流速的增加呈现正相关关系。
2. 同时,通过加入强化结构也能明显提高传热效果。
在加入强化结构后,进出口温度差值和传热体表面温度差值均较未加入强化结构时有所增加。
3. 不同的强化结构对传热性能的影响也有所差异。
我们对比了几种不同结构的传热体进行了实验,发现某种特定的结构能够在相同流速下实现更好的传热效果。
讨论与分析:通过本次实验,我们得出了流速和加入强化结构对传热性能的影响。
高流速和合适的强化结构都能提高传热效果,但不同的强化结构可能有不同的效果,因此在实际应用中需要根据具体条件选择适合的强化结构。
结论:通过传热强化综合实验,我们验证了流速和加入强化结构对传热性能的影响。
强化管传热(弧线管与光管)
4.1弧线管和光管的阻力特性及传热特性16
4.1.1实验管的材料及几何尺寸16
4.1.2弧线管和光管的流动特性17
4.1.3弧线管和光管的传热特性18
4.2污垢特性21
4.2.1弧线管在不同流速下的颗粒污垢21
4.2.2弧线管在不同浓度下的颗粒污垢22
4.2.2弧线管和光管的颗粒污垢24
实际生产过程中由于循环水的水质差别较大,含有泥沙杂质等颗粒物质的循环冷却水会在换热表面形成颗粒污垢。颗粒污垢的存在使换热面的传热效率降低,因而国内外强化管的抗颗粒污垢性能进行了大量的研究,提出了许多有益的见解[9-12]。弧线管作为一种高效换热元件,在工业中有广泛应用。但是,前人对弧线管的颗粒污垢性能方面的研究较少。本文采用清洁的自来水添加氧化镁颗粒作为工质,对不同流速和颗粒浓度,在实验室里进行了弧线管及其对应光管颗粒污垢特性的对比实验,并对弧线管的颗粒污垢特性进行了分析。
Firstly, experimental studies are carried out on the flow performances of the four enhanced tubes at cold position; meanwhile, the heat transfer performances of these tubes are tested at thermal state. The related performance curves and the dimensionless correlation are got. The results show that:flow Pressure drop and resistance coefficient of Enhanced tube is higher than fluorescent tubes.Withthe increase ofReynoldsnumber,A growing gap betweenthem.Then,useing Comparativeexperimentalresearch ingMgOparticles whichhardness is600mg / Land1200mg / Lof artificialhard wateras working fluid.Underthe conditions of 600mg / L,Enhanced tubeswas comparedtom/s).Experiments show: The greater thevelocity,the longer theinduction period:the smallerthe flow rate,the fasterscaling.Ata flow rate of0.56m / s,I madearctube andfluorescent tubes'comparativetrials in thehardness of600mg / L.Particulatefouling resistance of Arctubeis less thanCorrespondingfluorescent tubes'. Asymptotic value of fouling resistance is approximately0.9times of fluorescent tubes', Arctube'growth rate offouling resistanceissmaller thanfluorescent tubes'. Time is about2 times of fluorescent tubes. aflter stable, thethermal resistanceis still less thanthe correspondingfluorescent tubes.
强化传热57管外扩展表面相变换热
7/68
5.2 环形翅片及其改进翅形
2、圆翅管基本特点:传热管可在较大纵向和横向节距上排列布置而不致
造成翅片效率的下降。
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5.2 环形翅片及其改进翅形
3、圆翅管束中的流动结构:
①回流区:流动具有滞流的特征,流速低于主流流速,换热较弱。 ②旁通流区:一般在回流区的外流区 旁通流区
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5.6 锯齿翅片
锯齿翅片(叉排短肋片 offset strip fins):是钎
焊在两平行平板之间的平行于 气流、且沿流动方向连续交替 的交错排列的薄片式翅片簇。 由锯齿翅片构成的子通道截面 可以是矩形、三角形等;锯齿 翅片表面可以穿孔或不穿孔。
突出优点:体积小,重量轻
应用:航空、燃气轮机、车辆、
传热性能 叉排圆翅管束的传热性能通常要比顺排管束好(回流 区覆盖面积小,流动混合充分) 叉排圆翅管束换热特点:1)圆翅表面上游的换热明显地
高于下游表面,对流换热最强区域在离开前驻点70~90°处; 2)圆翅管的迎流面,由于驻流影响,翅根换热好于翅顶; 3)圆翅管后半部分,由于流动的分离,翅顶换热好于翅根; 4)叉排数的影响,一般在第三排管之后可忽略;5)改变 圆翅管节距,局部换热系数分布会发生变化。
管排数:在Re数较低(Re<1000),多排管板式翅片的平均换热 低于一排管的板式翅片;当雷诺数较高时(Re>1000),二、三 排管的板式翅片平均换热系数均趋近一排管,管排数影响可忽略。
管间距:改变管间距使板式翅片的表面温度变化,从而引起翅片 效率的变化。对于一排管,管间距增大,换热效果降低。
---无量纲翅片高度 ---无量纲翅片厚度之半 ---翅片与基壁材料导热系数之比 ---比奥数
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新型不锈钢波纹管性能及强化传热的实验研究
收稿日期:2002-01-24;修订日期:2002-04-03基金项目:黑龙江省科委基金资助项目(200A006)作者简介:谭羽非(1962-),女,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨工业大学副教授,博士后.文章编号:1001-2060(2003)01-0047-03新型不锈钢波纹管性能及强化传热的实验研究谭羽非,陈家新(哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨150090)摘 要:新型不锈钢波纹管是经特殊工艺胀波凸起成型为多层波纹管,管内流动呈等直径流束型式和弧形流束型式,使流速和压力周期性的变化,冷热流体产生强烈扰动,实现了复合强化换热。
文中对该波纹管进行了承压能力试验,并在水-水换热条件下,对波纹管强化换热规律进行了实验研究,分析了新型波纹管的强化传热机理,并给出该管的优化尺寸范围,为波纹管在换热器中的应用提供了理论依据。
关键词:新型不锈钢波纹管;实验研究;强化传热中图分类号:TK172 文献标识码:A1 引 言近年来波纹管型换热器以其传热效果好,同时具有原传统的固定管板换热器结构简单、适用性强等优点,在热电系统、化工、医药、食品等行业获得了广泛的应用。
这种换热器采用波纹型强化换热管代替壳管式换热器中的直管,由于波纹管的波峰与波谷之间高度为10mm左右,管内流动呈等直径流束型式和弧形流束型式,导致流速和压力周期性的变化,冷热流体流动时产生强烈扰动,使流体的流动状态达到充分湍流,极大破坏了边界层和污垢层的实际厚度,因此比直管的换热系数明显提高,成为一种新型、高效能的换热器。
但目前在波纹管型换热器中采用的不锈钢波纹管,一般是由不锈钢无缝管胀制而成。
一方面由于波纹管流道变化的复杂性,目前对其强化换热机理的理论研究进行得极少;另一方面这种管的最大弱点是承压低、容易发生内漏[1]。
本文介绍一种新型不锈钢多层波纹管的结构,并通过传热和承压能力试验,分析了新型波纹管的传热机理,证明它能承受较高压力,具有较大传热导数,为波纹管在换热器中的应用提供了理论依据。
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翅 螺旋角 / 45 -
内 齿高 /mm 0. 45 0. 36 0. 36 螺旋角 / 48 -
齿 齿顶角 / 45 -
齿数 /条 34 38 45
有效长度 /m 1. 50 1. 58 1. 50
19. 00 18. 87 18. 82
2 . 2 实验原理及数据处理 2 . 2 . 1 实验原理 实验装置中的测试筒体是由两个相互连通的 筒体构成, 分别模拟了制冷设备中蒸发传热管和 冷凝传热管的工作环境. 实际的蒸发管工作环境 是水平管束在制冷剂 ( R22) 缓慢流动条件下沸腾 换热; 而冷凝管则是水平管束在制冷剂蒸汽中冷 凝换热. 采用单管进行实验 , 实验方法比较简单、 准确度高, 再利用单管实验的结果可以进一步考 察管束情况下的换热性能 . 在进行蒸发管实验的时候 , 改变蒸发管的进
第 22卷第 1期 2006 年 3月
上
Journal
海
电
力
学
院
学 报
of Shanghai U n ivers ity
of E lectric Pow er
V o. l 22 , N o. 1 M ar . 2006
文章编号 :
1006- 4729( 2006) 01- 0084- 05
表面增强型强化传热管换热特性实验研究
Abstract :
The experi m en tal study on the perfor m ance of nuc leate boilin g and fil m condensation o f
R22 outside the horizontal enhanced tubes is conducted w ith seven horizonta l enhanced tubes o f different geom etrie s . The test resu lt show s th at augm entation is apparent ly achieved: in the fo ur enhanced bo iling tubes , tube 2 and tube 4 have the best heat transfer capability when the cooling w ater velocity in sid e the tubes ranges from 0 . 3~ 1 . 3 m / s; in the three enhanced condensation tubes , tube 2 has the best heat transfer capab ility w hen the w ater velocity inside the tube ranges from 0 . 4~ 2 . 0 m /s . K ey w ord s : th e horizonta l enhanced tubes; evaporation / condensat ion ; heat transfer capab ility; the experi m enta l study 随着工业技术的发展, 强化传热管已在各类 换热设备中得到广泛的应用. 虽然表面增强型强 化传热管在国外已经被广泛使用 , 但对此类管型 的理论研究比较少
段 芮 , 马虎根 , 刘
1 2
君 , 李长生
200093; 200540)32( 1. 上海电力学院 能源与环境工程学院 , 上海 2. 上海 理工大学 动力工程学院 , 上海 3. 上海石油化工股份有限公司 , 上海 摘
200090;
要 : 对制冷工质 R22在 表面增强型强化传热 管外的 凝结与 沸腾换热 进行实 验研究 . 实 验分别使 用 4 根
, 古河公 司的 E verfin
[ 5]
和
高克联公司的 T urbo C 都是广泛使用的商用三
86
上
海
电
力
学
院
学
报
2006 年
环系统、 数据采集系统、 热源、 系统附件等组成 . 由某铜业公司提供的实验所用 4 根蒸发强化
管和 3 根冷凝强化管主要参数分别如表 1 和表 2 所示.
图 3 实验系统示意 表 1 水平蒸 发强化管测试管型主要参数
收稿日期 :
[ 1]
论来解释这种强化换热的机理, 也无法得到一个 [ 2] 统一而广泛适用的传热系数计算公式 . 研究人 员对此类管型的研究基本上以实验为主
[ 3]
, 通过
, 至今还未有一套完整的理
在实验室里模拟强化管的应用环境 , 测量和计算
2005- 12- 02
段
芮等 : 表面增强型强化传热管换热特性 实验研究
主 外径
# 1 管 # 2 管 # 3 管 # 4 管
翅 低壁厚 0 . 0 . 0 . 0 . 65 65 65 65 翅数 /片 /英寸 50 52 50 50 齿高 /mm 0 . 45 0 . 45 0 . 43 0 . 45
齿高 /mm 0 . 63 0 . 70 0 . 65 0 . 70
Experi m ental Study on Evaporation and Condensation of The Horizontal Enhanced Tubes
DUAN Ru i, MA H u gen , L I U Jun , L I Chang sheng
1 2 3 2
( 1. School of Thermal P o w er& Environmen tal Eng ineer ing, Shanghai U niver sity of Electric P o w er , Shangha i 200090 , Ch ina; 2. College of P ower Engineer ing, T he U niver sity of Shanghai for Science and T echno logy, Shangha i 200093 , Ch ina; 3. SI NOPEC Shanghai Petrochem ical Co. L td, Shanghai 200540, China)
图 6 3# 管总传热系数随流速的变化情况
( 2)
图 5 2# 管总传热系数随流速的变化情况
管中水的质量流量; 水的定压比热容 ; 进、 出口水温的平均值 . ( 3)
制冷工质的温度 .
于是, 由式 ( 1) 和式 ( 2 ) 得出传热系数 qm Cp t k= A 0 tm
( 6)
图 7 4# 管总传热系数随流速的变化情况
图 1 表面增强型蒸发强化管的结构示意
1 表面增强型强化传热管简介
20 世纪 80 年代 , 日本的古河公司通过机械 加工手段在管外侧表面形成双重凹陷结构研制出 一种 表面增 强型强 化传 热蒸发 管型形 式, 称为 ECR 40 , 其传热性能大大优于传统的强化传热 管. 在此后的 10 多年时间里 , ECR 40 一直是国 外广泛使用的商用管型之一. 国内对这种管型的 工业应用和理论研究开展得较晚. 直到近几年 , 一 些企业开始尝试这种管型的国产化 , 取得了一些 实验成果. 本文采用的管型是一种双侧强化管型, 管内 侧有内螺纹槽, 管外侧是一种利用机械加工的双 重凹陷多孔结构 , 管型的结构如图 1 所示 . 凝结换热管方面 , 近年来, 在深入探讨二维扩 展表面管凝结换热的同时, 三维扩展表面管已经 开 始 得 到 广 泛 应 用, 如 日 立 电 缆 公 司 的 TH ERMOEXCEL C 维低肋管. 它们都是在普通的低翅外螺纹管的基础上沿 管纵向开槽形成特殊的锯齿结构 , 换热性能大大 优于传统的二维和三维冷凝强化管 , 其结构如图 2 所示.
段
芮等 : 表面增强型强化传热管换热特性 实验研究
87
数 k. 式中: k A0 = kA 0 tm 传热管的热流量 ; 基于管名义外径的总传热系数; 管名义外表面积 ; ( 1)
tm 对数平均温差 . 对于实验中的单管有 : = qm Cp t 式中: qm Cp t 上式中 : 式中: D 0 L A0 = D0 L 传热管的名义外径; 传热管的长度. t= 式中: t1 t2 进口水温; 出口水温. t1 = m ax ( ( t1 - tf ), ( t2 - tf ) ) t2 = m in ( ( t1 - tf ), ( t2 - tf ) ) tm = 式中, tf t1 ln t1 t2 t2 ( 5) t1 - t2 2 ( 4)
内 翅 螺旋角 / 45 48 42 48
齿数 /片 /英寸 35 38 35 34
19 19 19 19
表 2 冷凝 强化管测试管型主要参数
主 外径
# 1 管 # 2 管 #管 3
翅 低壁厚 0. 65 0. 72 0. 56 翅数 /片 /英寸 43 40 50 齿深 /mm 0 .3 -
副
齿高 /mm 1. 00 0. 95 0. 86
3 结果与分析
3 . 1 蒸发强化管实验结果与分析 4 根表面增强型强化传热管的总传热系数随 流速的变化情况分别见图 4 ,图 5 ,图 6 ,图 7 . 通过对 4 根蒸发强化管实验数据的分析, 可 得到以下结论. ( 1) 管内水流速为 0 . 3~ 1 . 3 m / s, 1 管和 3 # # 管的换热性能一般, 2 管和 4 管的换热性能比较 好 . 总的来说 , 4 根蒸发强化管中, 2 管和 4 管的 换热性能最为优越. # # # # ( 2) 2 管和 4 管的主翅齿高 , 较 1 管和 3 管 高 0. 07~ 0 . 05 mm; 2 管的主翅翅数为 52 片 /英 # # 寸 , 其他 3 根管皆为 50 片 /英 寸; 另外, 2 管和 4 管的内翅螺旋角较 1 管和 3 管大 3~ 5 . 由上述 # # # # 数据可知, 2 管和 4 管相对 1 管和 3 管增大了总