检索结果-内蒙古大学图书馆

现代化工 2015年第12期35卷 43-47页

作者：王子炫曹泷李玉章徐进良华北电力大学北京市新能源与可再生能源重点实验室华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室

管内冷凝现象经常存在于各种冷凝器中,为了强化管内冷凝换热,以节省能源和缩小设备尺寸,大量的管内冷凝强化传热方法被研究和利用。从实现方式的角度出发,将各种强化传热方法分为换热管处理法、插入物法、外部辅助强化法。回顾了各方法... 详细信息

管内冷凝现象经常存在于各种冷凝器中,为了强化管内冷凝换热,以节省能源和缩小设备尺寸,大量的管内冷凝强化传热方法被研究和利用。从实现方式的角度出发,将各种强化传热方法分为换热管处理法、插入物法、外部辅助强化法。回顾了各方法的研究进展,同时对各方法的优缺点进行了总结。

关键词：管内冷凝强化传热冷凝器应用

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直接空冷岛顺流基管管内冷凝的传热传质分析

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中国电机工程学报 2015年第24期35卷 6431-6438页

作者：邓慧白焰李小缤党伟玮李欣欣华北电力大学控制与计算机工程学院北京市昌平区102206 中国国电集团公司霍州发电厂山西省霍州市031413 中国电能成套设备有限公司北京市海淀区100080

顺流基管是火电厂直接空冷岛关键部件,分析基管管内传热传质机理,对优化基管传热和空冷岛安全运行有重要意义。考虑基管几何特征和安装倾角,建立模拟蒸汽在基管内壁上冷凝的三维坐标数学模型。求解模型数值解时,假设基管壁温未知,设计... 详细信息

顺流基管是火电厂直接空冷岛关键部件,分析基管管内传热传质机理,对优化基管传热和空冷岛安全运行有重要意义。考虑基管几何特征和安装倾角,建立模拟蒸汽在基管内壁上冷凝的三维坐标数学模型。求解模型数值解时,假设基管壁温未知,设计迭代算法估算壁温。通过对比蒸汽凝结率数值解与设计值,管内换热系数数值解与Nusselt经验公式值,验证了模型的有效性。对模型数值解进一步分析发现,膜厚偏微分方程能正确描述基管几何特征和倾角影响下的液膜特性,汽液两相分离位置的预测值与直接空冷岛运行实际相符,凝结水过冷度数值解不能完全匹配实际测量值。本文的研究成果,为设计高效换热基管和空冷岛冬季防冻,提供了理论依据。

关键词：直接空冷岛顺流基管管内冷凝传热传质

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不同重力条件下管内冷凝现象研究进展

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力学进展 2011年第6期41卷 702-710页

作者：赵建福彭浩中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190

本文对不同重力环境中水平管内冷凝气液两相流动与传热现象的研究现状进行了全面评介,重点关注于航天应用中的小管径、低流量和以氨为工质的情形,以及部分重力条件下冷凝现象中的重力效应.冷凝现象中管壁四周液膜的存在,导致水平管内冷... 详细信息

本文对不同重力环境中水平管内冷凝气液两相流动与传热现象的研究现状进行了全面评介,重点关注于航天应用中的小管径、低流量和以氨为工质的情形,以及部分重力条件下冷凝现象中的重力效应.冷凝现象中管壁四周液膜的存在,导致水平管内冷凝气液两相流与沸腾或绝热气液两相流在构型上存在着明显的不同,表面张力的作用增大,向波状和分层流转换所对应的临界Bond数也随之增大,进而使小管径、低流量水平管内冷凝气液两相流动与传热现象中的重力效应减弱,甚至可以忽略不计.实验发现该情形中摩擦压降要小于基于常规气液两相流实验数据的经验关联式的预测结果,而更接近光滑环状流情形;对冷凝两相传热系数的预测,只有采用基于空隙率与界面剪切率相互耦合的模型,才能够给出较好的结果.

关键词：微重力管内冷凝气液两相流压降传热系数

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R410A在7mm水平强化管内冷凝传热性能的实验研究

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低温工程 2022年第2期 71-76页

作者：张建国黄理浩中颉能源科技(上海)有限公司上海200241 上海理工大学制冷及低温工程研究所上海200093

为了研究R410A制冷剂在1根光管和5根水平管内强化管冷凝换热特性,搭建一套集蒸发/冷凝于一体的水平单管换热实验台,研究变质量流速、变管型、变冷凝温度等参数对管内冷凝换热特性的影响。结果表明:保持环状流状态有利于强化传热;较大的... 详细信息

为了研究R410A制冷剂在1根光管和5根水平管内强化管冷凝换热特性,搭建一套集蒸发/冷凝于一体的水平单管换热实验台,研究变质量流速、变管型、变冷凝温度等参数对管内冷凝换热特性的影响。结果表明:保持环状流状态有利于强化传热;较大的螺旋角能够增大铜管内表面积和增加湍流效应,有利于强化传热;降低冷凝温度可以提高液相导热性能及降低气相粘度,增强湍流效应,有利于强化传热。

关键词： R410A 管内冷凝肋结构强化传热

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真空条件下蒸汽水平管内冷凝流动与换热特性研究

真空条件下蒸汽水平管内冷凝流动与换热特性研究

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作者：谷雨大连理工大学

学位级别：博士

气液两相流在真空水平管内流动过程是工业生产中常见的物理现象。在低温多效蒸发海水淡化系统、制冷系统、热力发电厂汽水循环系统等研究领域都是重要的研究课题。低温多效蒸发海水淡化系统蒸发器的热力学特点主要是低温差,小流量和高真... 详细信息

气液两相流在真空水平管内流动过程是工业生产中常见的物理现象。在低温多效蒸发海水淡化系统、制冷系统、热力发电厂汽水循环系统等研究领域都是重要的研究课题。低温多效蒸发海水淡化系统蒸发器的热力学特点主要是低温差,小流量和高真空,但对于此特点的水蒸气管内凝结流动状态的研究较少,尤其关于水平管内气体流动冷凝换热的研究大多针对制冷剂和高质量流率条件,对气液两相流流动形态、压降变化和传热效率的研究有明显不足。由于水平管内气液两相流动过程中存在热质传递,导致气相与液相的组成比例、分层流动的形态、液相流动阻力、换热特性随着流体流动在瞬时变化,复杂的流动和相变过程导致了目前对流动换热机理认识尚不全面,特别是分层流管内换热机理转换区间的认识尚不明确,从而对于如何界定分层流、如何描述分层流的换热特性这些问题尚无统一认识。针对上述研究不足与亟待解决的科学问题,本文采用实验和数值模拟两种方式进行研究。在实验方面,对水平管内蒸汽冷凝流动过程的形态、管内流动压降和管内局部换热系数进行了实验观测与分析。在模拟方面,采用Fluent软件中的欧拉壁面液膜模型耦合计算组分输运模型对液膜流动和换热特性进行了模拟研究。水平管内蒸汽冷凝流动过程中蒸汽与液膜流动相互影响和作用,这种复杂的流动特征决定了管内换热特性。为了有效描述水平管内蒸汽冷凝分层流动的换热特性,设计并搭建了蒸汽在真空环境下光滑水平管内冷凝流动实验台,对入口饱和蒸汽温度分别为50℃、60℃和70℃,质量流率为2 kg/（m2·s）～8 kg/（m2·s）,总传热温差为3℃、5℃和7℃的工况进行了实验研究。分析了质量流率、入口蒸汽饱和温度、总传温差、管径和不凝气质量含量等因素对流型、压降、局部温度和局部换热系数等影响。并根据管内换热特性,基于实验所得到的结果,提出了局部换热系数模型。为了揭示管内蒸汽冷凝流动过程中流动距离、入口蒸汽流动速度、蒸汽入口饱和温度和不凝气质量含气率对液膜流动和传热特性的影响,建立了基于欧拉壁面液膜模型耦合组分输运模型计算的数学模型,对真空环境下的光滑水平管内水蒸气和混合蒸汽的冷凝流动状态进行了分析,得到了液膜厚度,液膜流动速度、液膜流动韦伯数和局部换热系数在不同条件下的模拟结果。发现了管壁底部位置液膜厚度、液膜流动速度和液膜流动韦伯数随着流动距离的增加而增加。液膜局部换热系数随着流动距离的增加逐渐降低;管壁中部和顶部位置,液膜流动速度和韦伯数随着蒸汽流动距离呈现先快速增加而后逐渐缓慢降低的运动规律。研究了不凝气质量分数分别是w=0%、w=1%、w=2%和w=3%情况下液膜流动和换热状态的变化趋势,得到了液膜厚度、液膜流动速度、液膜流动韦伯数和局部换热系数随着不凝气质量含量变化而产生的变化趋势。

关键词：低质量流率管内冷凝水平管压降欧拉壁面液膜

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摇摆条件下单管内冷凝换热特性数值分析

摇摆条件下单管内冷凝换热特性数值分析

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作者：姜博洋哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

对于二次侧非能动余热排出系统而言,在海洋条件下运行时,冷热源相对位置的变化及摇摆附加力场的作用会对循环驱动力产生影响,由此导致蒸汽流速、冷凝液膜的流动及汽液相间界面发生变化,进而改变冷凝换热器的有效换热性能。本文利用CFD... 详细信息

对于二次侧非能动余热排出系统而言,在海洋条件下运行时,冷热源相对位置的变化及摇摆附加力场的作用会对循环驱动力产生影响,由此导致蒸汽流速、冷凝液膜的流动及汽液相间界面发生变化,进而改变冷凝换热器的有效换热性能。本文利用CFD软件对摇摆条件下单管内纯蒸汽冷凝特性开展数值模拟研究。在合理验证冷凝模型和摇摆模型适用性的基础上,分析了不同倾斜角度、不同摇摆角度和摇摆周期工况下,入口蒸汽流速、壁面过冷度等参数条件的变化对摇摆管内纯蒸汽冷凝换热特性的影响。计算结果表明,由于倾斜条件下受重力作用,管内凝液向下流动的同时会向管道底部小部分区域集中,从而使液膜在管道周向大部分区域沿管长的厚度积累并不明显,显著降低整管液膜热阻对于冷凝过程的影响,导致最终管道平均换热系数较竖直状态时提高,且换热系数随着倾角增大而提升。在摇摆条件下,因冷凝液膜周向厚度出现周期变化,因此冷凝换热系数发生周期波动,摇摆过程中一个周期内总轴向平均冷凝换热系数相对于竖直静止状态下平均换热系数的提升在各种工况下均高于20%。同时,摇摆过程中由于附加惯性力作用,液膜受到附加压降的阻碍在管道内的周向运动较摇摆周期存在一定延迟,因此瞬时轴向平均冷凝换热系数波动周期与摇摆周期存在一定相位差,换热系数曲线在前半周期和后半周期也因此并不完全对称。此外沿管长不同位置处液膜周向运动速度也不相同,反映为管道底端液膜较厚处液膜摊平和集中速度较快,在管底端完成液膜摊平后管顶端仍未完成液膜摊平,因此管道最小瞬时轴向平均冷凝换热系数总高于静止竖直状态下的平均冷凝换热系数,最大瞬时轴向平均冷凝换热系数也略高于最大摇摆角度下的静止平均冷凝换热系数值。在相同的参数下增大摇摆周期会降低摇摆过程中附加压降,使液膜集中速度更快,摊平速度更慢,导致总轴向平均冷凝换热系数下降幅度较小。摇摆角度的增大会导致液膜在管道运动到最大角度处的集中程度增加,从而减薄管道周向液膜,使瞬时轴向平均冷凝换热系数最高值提升幅度相对于最低值较大,导致总轴向平均冷凝换热系数有较大提升。在入口蒸汽流速增大后,液膜会因气液界面剪切力的增大而减薄,从而提升总平均冷凝换热系数。壁面过冷度增大既会通过增大冷凝驱动力促进冷凝过程,又会导致液膜变厚从而阻碍冷凝过程,在二者综合影响下换热系数随着壁面过冷度增大先上升后下降。

关键词：管内冷凝摇摆条件 CFD模拟液膜特性

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R410A在竖直短管内冷凝换热特性的实验研究

R410A在竖直短管内冷凝换热特性的实验研究

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作者：许文云北京交通大学

学位级别：硕士

基于实验研究,探讨了制冷剂R410A饱和温度为38℃,质量流速范围为58～246kg m-2s-1,在内径为8.02mm和10.7mm,长度为300mm-600mm的竖直铜管内的冷凝换热特性。分析了质量流速、换热温差以及管几何参数对竖直短管内冷凝换热性能的影响。基... 详细信息

基于实验研究,探讨了制冷剂R410A饱和温度为38℃,质量流速范围为58～246kg m-2s-1,在内径为8.02mm和10.7mm,长度为300mm-600mm的竖直铜管内的冷凝换热特性。分析了质量流速、换热温差以及管几何参数对竖直短管内冷凝换热性能的影响。基于Nusselt理论,考虑了蒸气剪切力作用和竖直短管中的压降特性,建立了适用于竖直短管中的冷凝液膜模型。确定了不同边界条件下液膜厚度、蒸气冷凝速率和换热系数的沿程变化。通过可视化方法,观察了R410A蒸气在竖直槽道内的冷凝流型随着质量流速的变化,为竖直管中的冷凝换热特性的分析提供了依据。膜状冷凝中,剪切力的作用扮演着重要的角色。质量流速较大时,液膜的波动频率较快而波动幅度较小,蒸气对界面的作用主要以减薄液膜为主,流型也逐渐接近于竖直管中的环状流。竖直短管内冷凝换热实验发现,质量流速的增大,增大了蒸气冷凝速率,引起了整个壁面温度的升高。但界面蒸气剪切力作用的增强,减薄了冷凝液膜厚度,增强了换热性能。管长的改变对沿程液膜厚度以及冷凝速率的影响不大。管长越短入口段所占整个管长的比例越大,入口效应对冷凝换热的影响越大。另一方面,管长越短冷凝液在重力和蒸气剪切力作用下更容易排出管外。说明短管效应对冷凝换热的影响很显著。并根据实验数据给出了短管的广义定义。管径的增大不仅增大了换热面积,质量流速不变条件下也增大了蒸气冷凝速率。但由于面积的增大使得单位面积液膜的分布更薄,因此管径的增大增强了换热。温差是蒸气冷凝的驱动力。温差的增大引起了蒸气冷凝速率的增大,使液膜变厚增大了换热热阻,所以温差越大,换热性能越差。在不同质量流速下,不同几何结构的光滑竖直短管内,蒸气冷凝压降较小。质量流速和管几何结构对冷凝压降的影响不大。将实验数据与四个应用较为广泛的关联式的计算值进行了比较,发现这四种关联式预测值与实验值相比偏差较大。通过修正Chen[3]的关联式,建立了适用于竖直短管内的冷凝换热关联式,计算结果与实验值吻合较好。

关键词： R410A 管内冷凝换热特性竖直短管入口效应关联式

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钛内波外螺纹管管内冷凝传热性能研究

钛内波外螺纹管管内冷凝传热性能研究

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作者：王怀振华东理工大学

学位级别：硕士

本文以钛制内波外螺纹管为研究对象,开展了蒸汽以及含高分率不凝气的混合蒸气水平管内冷凝试验,研究了内波外螺纹管的结构参数、蒸汽压力以及不凝气含量对管内冷凝传热的影响规律。试验结果表明,内波外螺纹管可有效强化管内冷凝传热,在... 详细信息

本文以钛制内波外螺纹管为研究对象,开展了蒸汽以及含高分率不凝气的混合蒸气水平管内冷凝试验,研究了内波外螺纹管的结构参数、蒸汽压力以及不凝气含量对管内冷凝传热的影响规律。试验结果表明,内波外螺纹管可有效强化管内冷凝传热,在试验范围内,管内冷凝传热系数最高可达光管的1.9倍。内波外螺纹管管外螺纹高度越高,强化效果越明显。与相同组合参数的波纹管相比,内波外螺纹管强化管内冷凝的效果更显著。不凝性气体对管内蒸汽冷凝传热有显著影响,随着混合气中不凝性气体比例的不断提高,内波外螺纹管与光管的管内冷凝传热系数均有大幅降低。与光管相比,内波外螺纹管管内冷凝传热系数降低的幅度更大,当蒸汽雷诺数为100000,不凝性气体比例为40%时,管内冷凝传热系数下降达80%。随着蒸汽流速的增大,管内冷凝传热系数对不凝性气体的敏感性减小。根据内波外螺纹管管内冷凝传热试验结果对釜式传热器进行了高效化改造设计。与钛光管冷凝器相比,传热面积减少31.58%即可满足工艺要求。钛冷凝器采用内波外螺纹管高效化改造可减少钛材用量,强化传热,实现节能的目的。

关键词：内波外螺纹管管内冷凝不凝性气体强化冷凝

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结合实验、仿真与机器学习的管内冷凝传热特性研究

结合实验、仿真与机器学习的管内冷凝传热特性研究

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作者：杨德松浙江大学

学位级别：硕士

目前,采用相变传热的各类型换热器凭借其优异的传热性能,被广泛应用于汽车、空调、电子设备散热以及航空航天等各领域之中;同时,利用强化传热技术来提升换热器的运行效率并缩小设备尺寸,是当下的重点研究方向。对于在冷凝换热器中常见... 详细信息

目前,采用相变传热的各类型换热器凭借其优异的传热性能,被广泛应用于汽车、空调、电子设备散热以及航空航天等各领域之中;同时,利用强化传热技术来提升换热器的运行效率并缩小设备尺寸,是当下的重点研究方向。对于在冷凝换热器中常见的管内冷凝流动过程而言,以往的研究工作尚不完善:首先,针对新型三维强化表面管道内冷凝流动特性的探究相对较少,对于其强化传热机理的解释不够明确;其次,以往的管内冷凝换热系数预测关联式在面对复杂多变运行工况时的计算误差较大,预测精度高且泛用性较好预测模型仍然缺失。对于管内冷凝传热领域现存的问题,本文综合采用实验测试、数值模拟与机器学习算法等多种手段开展了针对性研究,研究成果概况如下: 在实验测试部分,本文对光滑管、粗糙表面管、两种二维强化表面管(内螺纹管、人字形微翅片管)和四种三维强化表面管(1-EHTa、1-EHTb、1-EHTc和2-EHT管)的管内平均与局部冷凝传热特性分别进行了探究,并利用实验数据拟合了换热系数预测关联式。实验中2-EHT管具有最高的强化换热倍率,约为1.38～1.63,同时新关联式的平均绝对误差均在6%以下。在仿真部分,本文利用CFD数值模拟的方法对制冷剂R134a在2 mm内径微通道光滑圆管内的冷凝流动进行了研究,并通过仿真结果分析了以往管内冷凝换热系数预测关联式的预测性能。在机器学习部分,本文采用机器学习算法建立了管内冷凝换热系数预测模型,并在模型构建过程中针对以往冷凝流动领域机器学习模型物理可解释性较差的问题进行了改进。首先建立了包含约2万组数据的管内冷凝流动数据集,随后结合了K-Means聚类算法、随机森林算法和XGBoost算法建立了集成式机器学习模型。该模型在包含约2万组数据的管内冷凝流动数据集上取得了5.24%的平均绝对误差,其预测精度远高于传统的换热系数预测关联式。

关键词：管内冷凝冷凝换热系数强化传热实验测试数值模拟机器学习

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饱和氮气在V型纵槽管内冷凝传热的研究

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浙江大学学报(工学版) 1985年第4期 58-66页

作者：林理和胡连方姚堤孙芝芳蔡楚芸陈和

本文就V型纵槽内强化饱和氮蒸汽的冷凝换热做了理论分析与实验研究。研究表明,管内光滑表面的平均冷凝换热系数在低热流下与努塞尔的理论计算值相一致,在高热流下由于凝液波动引起层流假设的偏离,实验值比理论值高20％左右;在给定内径下... 详细信息

本文就V型纵槽内强化饱和氮蒸汽的冷凝换热做了理论分析与实验研究。研究表明,管内光滑表面的平均冷凝换热系数在低热流下与努塞尔的理论计算值相一致,在高热流下由于凝液波动引起层流假设的偏离,实验值比理论值高20％左右;在给定内径下,管内纵槽数目对冷凝换热效果有较大影响,当内径为20毫米,槽宽与槽深比(P/H)为2时,纵槽数为32的平均冷冷凝换热系数比管内光滑表面高三倍以上;槽数为32,36,40的平均冷凝换热系数的实验值与理论值都吻合得很好。

关键词：管内冷凝槽数光滑管实验值热流密度冷凝换热冷凝液膜氮气工业气体

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