螺旋片强化的套管式换热器壳侧传热特性 被引量：15

1

作者 张丽 田密密 吴剑华 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期24-29,共6页

为揭示螺旋片强化套管式换热器壳侧传热的机理,以指导此类换热器的进一步强化,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧的传热和阻力特性进行了实验研究,并与光滑内管换热器进行了比较;利用可实现的k-ε湍流模型,对螺旋片强化的套管式换热器壳... 为揭示螺旋片强化套管式换热器壳侧传热的机理,以指导此类换热器的进一步强化,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧的传热和阻力特性进行了实验研究,并与光滑内管换热器进行了比较;利用可实现的k-ε湍流模型,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧流体的流动和传热特性进行了数值模拟,研究了正交螺旋坐标系下壳侧螺旋通道中的流场结构。实验结果表明,螺旋片能显著提高套管式换热器壳侧的传热性能;在Re为4000～14000,螺旋升角分别为45°、37°、27°、14°的换热器的传热系数是光滑内管换热器的1.3～4.2倍;螺旋升角越小的换热器传热效果越好,但压降也越大。数值模拟结果表明,螺旋片能改变壳侧流场结构,使流场中产生了二次流动,从而强化了传热;螺旋升角越大,螺旋通道中心处的二次流动越弱。因此,对于螺旋升角较大的换热器,采用螺旋片复合其它强化技术改善螺旋通道中心处的二次流动状况是进一步提高其传热性能的关键。 展开更多

关键词 螺旋片 套管式换热器 强化传热 螺旋升角 二次流动

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中浅层同轴套管式换热器的传热能力分析 被引量：7

2

作者 李振兴 李文静 +1 位作者 翟丽娟 张静 《中国矿业》 2022年第9期152-161,共10页

随着我国“双碳”战略目标的实施,地热能作为可持续开发利用的清洁能源也备受推崇。目前关于地热能开发利用的研究主要集中于浅层地热能和中深层地热能,对于中浅层地热能(200~500 m)研究较少,而利用中浅层地热能进行供暖与制冷也缺乏相... 随着我国“双碳”战略目标的实施,地热能作为可持续开发利用的清洁能源也备受推崇。目前关于地热能开发利用的研究主要集中于浅层地热能和中深层地热能,对于中浅层地热能(200~500 m)研究较少,而利用中浅层地热能进行供暖与制冷也缺乏相关的工程案例和理论研究支持。本文基于河北省邯郸市某建筑物空调冷热源项目中施工的300 m地热井,开展了中浅层同轴套管式换热器的传热实验与理论分析研究。首先,对换热器的结构形式、施工工艺、换热特性等进行研究,根据建立的换热器开展了5种不同工况的现场传热测试,获取了相关的热物性参数;其次,通过分析中浅层地热能的特点,研究换热器换热内外不同的传热规律和循环方向,基于已有的浅层地埋管和中深层同轴管传热模型,创新性建立了针对中浅层套管式换热器冬夏两季的传热模型,通过相应的控制方程对传热模型进行模拟分析,并将模拟数据与实验数据进行了对比,校核了传热模型的准确性;最后,根据建立的传热模型对换热器进行了全年的模拟计算,获取了冬夏两季不同流量的进出口温差及换热量,岩土体温度横向、纵向的变化等参数,为进一步改进中浅层同轴套管式换热器结构以及室外埋管系统的设计与优化提供理论依据和技术指导。 展开更多

关键词 中浅层地热 套管式换热器 传热测试 传热数值模拟 换热分析

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氢低温套管式换热器模拟及实验验证

3

作者 刘磊 申运伟 +4 位作者 陈舒航 邱长煦 刘少帅 刘东立 甘智华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期22-28,共7页

建立了考虑外管壁轴向导热与辐射漏热的套管式换热器数值模型,对搭建的预冷型液氢温区JT制冷机中套管式换热器出口温度进行模拟,结果表明:考虑外管壁的模型与实验结果更加吻合。利用该模型计算不同压比与流量情况下换热效率变化,流量由1... 建立了考虑外管壁轴向导热与辐射漏热的套管式换热器数值模型,对搭建的预冷型液氢温区JT制冷机中套管式换热器出口温度进行模拟,结果表明:考虑外管壁的模型与实验结果更加吻合。利用该模型计算不同压比与流量情况下换热效率变化,流量由10 mg/s升高至30 mg/s,效率降低2.70%;压比由6升高至10,效率升高0.25%。 展开更多

关键词 套管式换热器 模型计算 低温 实验

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套管式地埋管换热器热短路及换热性能 被引量：23

4

作者 李永强 徐拴海 +4 位作者 张卫东 孙玉亮 韩永亮 张浩 黄健丰 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期183-188,共6页

套管式地埋管换热器是深层地源热泵系统常用的换热装置。基于流体流动换热方程,建立套管式地埋管换热器与周围岩体之间的传热模型。以第一个供暖季为例,分析内管导热系数和循环水流量对换热性能的影响,并引入换热器效能对热短路现象进... 套管式地埋管换热器是深层地源热泵系统常用的换热装置。基于流体流动换热方程,建立套管式地埋管换热器与周围岩体之间的传热模型。以第一个供暖季为例,分析内管导热系数和循环水流量对换热性能的影响,并引入换热器效能对热短路现象进行评估,研究结果显示:内管导热系数越大,热短路现象越显著;热短路使内外管中循环水温差降低,管内出现热堆积,导致换热器换热功率降低;套管式地埋管换热器的换热功率随循环水流量的增大逐渐增大;内外管之间存在热短路时,出口水温随循环水流量的增大先升高后降低,随着流量增大,换热器效能增大。研究成果可为深层地源热泵系统中地埋管换热器的设计提供借鉴。 展开更多

关键词 地源热泵 套管式换热器 热短路 数值模拟

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套管式地埋管换热器传热特性数值模拟 被引量：12

5

作者 吴晅 梁思源 +2 位作者 郑明杰 侯正芳 路子业 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2020年第12期226-236,共11页

基于有限元分析方法,建立套管式地埋管三维非稳态传热模型,利用自行搭建的套管式地埋管传热实验台实验验证了所建数理模型。数值模拟研究了回填材料、流体进出口方式、不同管径组合等工况下的套管式地埋管换热器传热特性。研究结果表明... 基于有限元分析方法,建立套管式地埋管三维非稳态传热模型,利用自行搭建的套管式地埋管传热实验台实验验证了所建数理模型。数值模拟研究了回填材料、流体进出口方式、不同管径组合等工况下的套管式地埋管换热器传热特性。研究结果表明:实验与模拟结果的相对误差在10%以内,证明了所建立数理模型的合理性;导热系数和热扩散率大的回填材料能获得较高的单位井深换热量和较低的出口水温,热短路现象明显;相比外进内出的流动方式,内进外出的方式能获得更低的出口水温,但后者热短路现象更为严重;在套管换热器外管管径不变的条件下,增大内管管径可缓解热短路现象,提高换热器传热性能。 展开更多

关键词 套管式地埋管换热器 数值模拟 热短路 传热特性

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套管式和双U型换热器换热性能对比 被引量：2

6

作者 李娟 刘少敏 +3 位作者 郑佳 贾子龙 刘爱华 梁桂星 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第34期15081-15087,共7页

地埋管换热器广泛应用于各种建筑供暖系统中,提高地埋管换热器的传热效率一直是研究人员关注的热点问题。分别在第四系和基岩地层开展了套管式和双U型地埋管换热器岩土热响应对比试验。结果表明,套管式换热器增加了循环流体进口流量以... 地埋管换热器广泛应用于各种建筑供暖系统中,提高地埋管换热器的传热效率一直是研究人员关注的热点问题。分别在第四系和基岩地层开展了套管式和双U型地埋管换热器岩土热响应对比试验。结果表明,套管式换热器增加了循环流体进口流量以及外管壁与岩土体之间的接触面积和热传导能力,换热性能要优于双U型换热器。第四系松散沉积物中,套管式换热器夏季延米换热量约是双U型的1.76倍。基岩地层条件下,套管式换热器夏季延米换热量约是双U型的1.37~1.41倍。基岩地层热导率高于第四系松散沉积物,套管式和双U型换热器的换热性能均比第四系地埋管换热器强。研究工作将为地埋管地源热泵系统中套管式换热器的设计及应用提供参考。 展开更多

关键词 套管式换热器 换热性能 岩土热响应试验 热导率 延米换热量

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椭圆型套管-管翅式蒸发式冷凝器传热传质性能及实验研究 被引量：1

7

作者 李汉林 谷雅秀 +1 位作者 何跃飞 刘力文 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期41-52,共12页

介绍了一种椭圆型套管-管翅式蒸发式冷凝器,通过搭建的蒸发式冷凝器性能测试实验系统,研究该蒸发式冷凝器在不同循环水配比、不同地区环境以及“风冷”“水冷”“蒸发冷凝”和“全工况”4种不同运行模式下的传热传质性能与运行特性的变... 介绍了一种椭圆型套管-管翅式蒸发式冷凝器,通过搭建的蒸发式冷凝器性能测试实验系统,研究该蒸发式冷凝器在不同循环水配比、不同地区环境以及“风冷”“水冷”“蒸发冷凝”和“全工况”4种不同运行模式下的传热传质性能与运行特性的变化规律。结果表明:在相同条件下“全工况”模式的热流密度高于“风冷”和“蒸发冷凝”两种模式,而“水冷”模式由于其传热面积远小于其它模式,所以其热流密度最高;“全工况”模式在保持配风量及循环水总量一定的条件下,热流密度随循环水配比的增大而先增大后减小,喷淋水与冷却水的流量最佳配比为2∶5;“全工况”模式在严寒干燥地区、寒冷地区以及夏热冬暖地区的总热流密度分别为5879.64、3964.28及2933.05 W/m^(2),因此不同地区环境运行的传热性能相差较大,该冷凝器“全工况”模式在空气干燥的地区,喷淋冷却水温度范围为13~18℃运行时传热性能较优。在相同的条件下,“蒸发冷凝”模式的水膜传质系数高于“全工况”模式,且两者均随喷淋密度的增大先增大后减小。 展开更多

关键词 蒸发式冷凝器 椭圆型套管-管翅式换热器 传热传质性能 运行特性 实验分析

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端焊式套管换热器的强度计算及稳定性校核 被引量：5

8

作者 徐小龙 谢智刚 +1 位作者 段瑞 张迎恺 《压力容器》 2012年第5期26-30,共5页

运用材料力学理论,给出了端焊式套管换热器的计算方法,包括考虑热应力时内管、外管的轴向应力计算。根据应力性质,确定了轴向应力的强度及稳定性控制条件,并通过有限元算例验证了理论公式的正确性。

关键词 端焊式套管换热器 强度计算 稳定性校核 热应力 有限元

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套管管束式换热器换热特性试验研究 被引量：1

9

作者 张伟杰 陈明辉 +2 位作者 孔德春 厉日竹 扈玉民 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期634-637,共4页

清华大学核能与新能源技术研究院对具有特殊结构的套管管束换热器(其传热单元由带螺旋肋片的外套管和带微波浪弯的内套管组成,通过自身结构实现传热管的支撑和定位)的换热特性进行了试验研究。试验结果表明,与一般流道的换热性能相比,... 清华大学核能与新能源技术研究院对具有特殊结构的套管管束换热器(其传热单元由带螺旋肋片的外套管和带微波浪弯的内套管组成,通过自身结构实现传热管的支撑和定位)的换热特性进行了试验研究。试验结果表明,与一般流道的换热性能相比,不规则环形窄缝流道的换热系数不仅降低,而且随雷诺数的变化趋势也较平缓;外套管管间流道的换热系数降低,但变化趋势与普通流道相同。根据试验数据,采用分离系数法,拟合出了不规则环形窄缝流道和外套管管间流道的换热公式。 展开更多

关键词 一体化轻水反应堆 套管管束式换热器 换热特性 分离系数法

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套管管束式换热器的阻力特性和流量分配研究 被引量：1

10

作者 刘俊强 陈明辉 +3 位作者 扈玉民 厉日竹 孔德春 张伟杰 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2007年第4期339-343,共5页

对套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性进行了研究。研究的目的是确定套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性,找出流量分配的规律,通过对流量分配进行优化,解决套管管束式换热器的优化设计问题。研究方法是按照相似准则制造... 对套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性进行了研究。研究的目的是确定套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性,找出流量分配的规律,通过对流量分配进行优化,解决套管管束式换热器的优化设计问题。研究方法是按照相似准则制造试验本体,建造试验台架并进行试验。试验验证了计算模型的正确性,得到了减小管间距可提高总传热系数的结果。 展开更多

关键词 核供热堆 套管管束式换热器 并联流道 流量分配 阻力系数

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基于螺旋片强化的套管换热器性能 被引量：8

11

作者 王定标 董永申 +3 位作者 向飒 夏春杰 王艺玮 张光辉 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1208-1214,共7页

基于RNGκ-ε模型对螺旋片强化的套管换热器的传热进行模拟，通过模拟结果与文献中的实验结果进行对比来验证模拟的可行性；分析了Reynolds数为2362-16860范围内的螺旋升角α变化对Nusselt数和摩擦阻力系数f的影响；并考察了等泵功率下... 基于RNGκ-ε模型对螺旋片强化的套管换热器的传热进行模拟，通过模拟结果与文献中的实验结果进行对比来验证模拟的可行性；分析了Reynolds数为2362-16860范围内的螺旋升角α变化对Nusselt数和摩擦阻力系数f的影响；并考察了等泵功率下的综合传热性能PEC值的变化规律。结果表明：Nu和f的平均误差分别为7．1％和1．3％，证明所采用的研究方法是可行的；α在15°～75°范围内，Nu和f均随着α的减小而增大，特别地，当α小于35°时，f随α的减小剧烈增大；在等泵功率下，PEC值为0．84～1．93；α在15°～45°时，α为35°具有较好的综合传热性能，α为55°、65°和75°时，虽然其PEC值比35°时略高，但其Nu与35°时相比要小很多，实际应用中考虑到传热速率的问题，选择35。的螺旋升角较为合适，此时，PEC值为1．26～1．62。另外，为减小f,提出倾斜螺旋片强化的方法；螺旋升角α为35°、螺旋片倾斜角β为10°时，与普通螺旋片相比，Nu基本一致，甚至略大，而厂减小了12．5％～14．5％，此时，PEC值为1-38～1．71；场协同理论也很好地验证了这一结果。 展开更多

关键词 传热 套管式换热器 螺旋片 螺旋升角 数学模拟 计算流体力学

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套管式中深层地埋管换热器传热建模及取热分析 被引量：29

12

作者 杜甜甜 满意 +2 位作者 姜国心 方亮 方肇洪 《可再生能源》 CAS 北大核心 2020年第7期887-892,共6页

为了研究无干扰换热条件下,中深层地热能的实际取热性能,文章通过数值模拟方法模拟计算了套管式中深层地埋管换热器的名义取热量。模拟结果表明,套管式中深层地埋管换热器的名义取热量随着钻孔深度、大地热流、循环水流量、当地大气年... 为了研究无干扰换热条件下,中深层地热能的实际取热性能,文章通过数值模拟方法模拟计算了套管式中深层地埋管换热器的名义取热量。模拟结果表明,套管式中深层地埋管换热器的名义取热量随着钻孔深度、大地热流、循环水流量、当地大气年平均温度的增加而增加。套管式中深层地埋管换热器周围土层的地质条件分布也影响着中深层地埋管换热器的名义取热量,具体表现为浅层土层的导热系数越小,中深层地埋管换热器的名义取热量越大;深层土层的导热系数越大,中深层地埋管换热器的名义取热量也越大。通过调整地埋管换热器的相关参数,并选择合适的地埋管埋设地点等优化措施,可使套管式中深层地埋管换热器达到可观的名义取热量。 展开更多

关键词 套管式中深层地埋管换热器 物性参数 名义取热量 岩土层地质分布

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扰流柱协同螺旋片强化套管换热器壳侧换热 被引量：5

13

作者 张丽 田密密 吴剑华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期587-593,共7页

对于内管外壁安装有螺旋片的套管换热器的壳侧,在螺旋片所形成的螺旋通道中心,沿螺旋方向周期性地布置扰流柱以进一步提高其换热性能,对这种扰流柱协同螺旋片强化的换热器的换热特性进行了实验研究,应用场协同理论分析了其强化机理。结... 对于内管外壁安装有螺旋片的套管换热器的壳侧,在螺旋片所形成的螺旋通道中心,沿螺旋方向周期性地布置扰流柱以进一步提高其换热性能,对这种扰流柱协同螺旋片强化的换热器的换热特性进行了实验研究,应用场协同理论分析了其强化机理。结果表明,在Re=4000～14000范围内,扰流柱协同螺旋片强化的换热器的传热系数为相同螺距下只安装螺旋片的换热器的1.53～2.53倍,为光滑内管换热器的3.08～4.87倍。在相同质量流量、相同压降及相同泵功条件下,扰流柱协同螺旋片强化的换热器的综合换热性能明显好于相同螺距下只安装螺旋片的换热器及光滑内管换热器;在相同压降及相同泵功条件下,保持螺距不变,安装扰流柱比螺距减小一半的综合换热性能更好;单位螺距内安装奇数个扰流柱比安装偶数个扰流柱略好。扰流柱的安装增大了径向速度,使温度场与速度场的协同效果更好,从而提高了换热效果。 展开更多

关键词 扰流柱 螺旋翅片 强化换热 套管式换热器 场协同理论

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中深层套管式地埋管换热器取热性能研究及经济性分析 被引量：10

14

作者 姜静华 高远 +5 位作者 张育平 王铭 傅永泉 蔡皖龙 刘洪涛 王沣浩 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2021年第6期851-859,共9页

使用FLUENT软件建立了中深层套管式地埋管换热器三维数值传热模型,基于正交试验极差法,分析了入口温度、埋深、内管径、岩土热导率、地温梯度对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响.结果表明:这五项因素对中深层套管式地埋管换热器... 使用FLUENT软件建立了中深层套管式地埋管换热器三维数值传热模型,基于正交试验极差法,分析了入口温度、埋深、内管径、岩土热导率、地温梯度对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响.结果表明:这五项因素对中深层套管式地埋管换热器换热性能的影响显著性依次为:埋深、地温梯度、入口温度、岩土热导率、内管径;其次基于平均能源成本法建立中深层套管式地埋管换热器经济性评价方法.研究结果表明:中深层套管式地埋管换热器的平均能源成本随埋深增加呈先下降后上升趋势,在选定参数条件下,2 500 m埋深的中深层套管式地埋管换热器平均能源成本最低、经济性最优,所使用方法及所得结论可为中深层套管式地埋管优化研究与工程应用提供参考. 展开更多

关键词 中深层套管式地埋管换热器 数值模拟 换热性能 正交试验 平均能源成本法

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板式换热器在研究堆重水系统中的应用

15

作者 韩海芬 张金山 +1 位作者 黄兴蓉 庄毅 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期312-315,共4页

重水换热器是目前正在建造的两座研究堆中重水冷却系统的重要设备。对两座研究堆中的重水换热器在选型及设计方面进行了优化,通过对比可看出,板式换热器较套管式换热器在安全性和经济性等方面更具优越性。板式换热器在重水系统中的应用... 重水换热器是目前正在建造的两座研究堆中重水冷却系统的重要设备。对两座研究堆中的重水换热器在选型及设计方面进行了优化,通过对比可看出,板式换热器较套管式换热器在安全性和经济性等方面更具优越性。板式换热器在重水系统中的应用对研究堆的设计具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 研究堆 重水系统 套管式换热器 板式换热器

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城市轨道交通车站套管式地下换热器换热性能影响参数分析 被引量：1

16

作者 肖飞知 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第3期56-61,共6页

套管式地下换热器的换热性能是限制地源热泵技术在城市轨道交通车站环控系统推广应用的难点之一。通过与室内模型试验结果进行对比,验证了套管式地下换热器换热过程数值计算模型结果的准确性;选取多个影响参数,采用该数值计算模型,计算... 套管式地下换热器的换热性能是限制地源热泵技术在城市轨道交通车站环控系统推广应用的难点之一。通过与室内模型试验结果进行对比,验证了套管式地下换热器换热过程数值计算模型结果的准确性;选取多个影响参数,采用该数值计算模型,计算得到了各参数值对套管式地下换热器换热性能的影响。设计了正交试验,分析了各影响参数的显著性水平。结果表明:提高回填材料导热系数和进水温度,增加地下换热器直径,均可提高单位井深换热量;提高土体初始温度、增加地下换热器地埋管长度,单位井深换热量呈下降趋势。土体初始温度和进水温度对单位井深换热量的影响最为显著,回填材料导热系数和地下换热器直径对单位井深换热量影响较为显著,地下换热器地埋管长度对单位井深换热量的影响较小。 展开更多

关键词 城市轨道交通 套管式地下换热器 换热性能 影响参数

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流线型涡发生器与螺旋片强化换热器壳侧传热 被引量：7

17

作者 张丽 尚勃均 +4 位作者 李雅侠 王翠华 孟辉波 龚斌 吴剑华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1349-1357,共9页

为降低翅翼型纵向涡发生器与螺旋片复合强化的套管式换热器壳侧传热阻力,提出一种新型翅翼型纵向涡发生器,即流线型涡发生器。采用实验和数值模拟方法研究了流线型涡发生器与螺旋片复合强化的换热器壳侧的传热和阻力特性并与三角翼型涡... 为降低翅翼型纵向涡发生器与螺旋片复合强化的套管式换热器壳侧传热阻力,提出一种新型翅翼型纵向涡发生器,即流线型涡发生器。采用实验和数值模拟方法研究了流线型涡发生器与螺旋片复合强化的换热器壳侧的传热和阻力特性并与三角翼型涡发生器(DWP)的强化效果进行比较,考察了流线型涡发生器common-flow-down(CFD)和common-flow-up(CFU)两种安装方式的强化效果,分析了流线型涡发生器的减阻机理。结果表明,在涡发生器面积和迎流角相同的情况下,流线型涡发生器可以取得与三角翼型涡发生器相同(Re<8000)或略低(Re>8000)的传热系数,但其产生的流动阻力比三角翼型涡发生器低21%;在相同压降条件下,common-flow-up安装方式的综合传热效果优于common-flow-down;流线型涡发生器减阻机理在于提高了速度场与压力场的协同性。 展开更多

关键词 传热 流体动力学 计算流体力学 流线型 纵向涡发生器 套管式换热器

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基于CPC新型套管式太阳能中高温空气加热装置设计及其热力学分析 被引量：1

18

作者 肖红升 王登锋 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第9期170-172,共3页

设计了一种高效、中高温的基于CPC的新型套管式太阳能空气加热装置,重点介绍了该系统的基本原理及装置设计。通过对真空管辐射损失分析获得了真空管在(0～300)℃范围内的发射率与温度近似关系;通过对真空管到套管外管之间的热阻估算,获... 设计了一种高效、中高温的基于CPC的新型套管式太阳能空气加热装置,重点介绍了该系统的基本原理及装置设计。通过对真空管辐射损失分析获得了真空管在(0～300)℃范围内的发射率与温度近似关系;通过对真空管到套管外管之间的热阻估算,获得了以套管外表面为基准的传热系数表达式;通过对套管内管与外管间的传热热阻和套管内部流动阻力研究,计算得出套管内部的传热系数和工质在套管内工作时的压力损失。以上的热力学分析研究为该系统的设计提供了可靠的依据。 展开更多

关键词 太阳能空气加热装置 套管式换热器 CPC集热器 热力学分析

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中深层地热井换热特性多因素影响规律研究 被引量：4

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作者 韩永亮 王凯鹏 +5 位作者 王义杰 苟立 杨延斌 雷燕子 武芳丽 沈浩 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期104-116,共13页

积极推进中深层地热能供暖技术,是践行国家碳达峰碳中和“双碳”目标的重要举措。中深层同轴套管式换热系统可避免对地下水资源和环境造成损害,且影响要素之间存在着复杂的非线性相互作用。基于中深层同轴套管式换热器的理论分析和数学... 积极推进中深层地热能供暖技术,是践行国家碳达峰碳中和“双碳”目标的重要举措。中深层同轴套管式换热系统可避免对地下水资源和环境造成损害,且影响要素之间存在着复杂的非线性相互作用。基于中深层同轴套管式换热器的理论分析和数学描述,建立地热井分层换热模型,并验证其可靠性;以陕西关中盆地某中深层地热井为依托,采用数值模拟方法对各项因素影响下的地热井换热性能及连续运行过程的取热能力进行系统分析。结果表明:采用均质模型、分层模型计算地热井出水温度与实测值最大相对误差分别为14.08%、11.50%,平均误差分别为7.29%、6.93%,分层模型较均质模型具有较高的计算精度;影响因素中地热井深度、地温梯度及地层导热系数对取热功率影响最为显著,在一定程度上取热功率与地温梯度、进水温度、内管导热系数基本呈线性关系,且固井材料导热系数对传热过程具有热阻效应;中深层地热井取热量随运行年限的增加而降低,前5个供暖季取热量降幅较大,之后取热量降幅减缓,经过50个供暖季,年平均取热功率下降15.59%,将地温下降值超过1℃视为地温场受到影响,地温场平均受影响半径约为65 m,此外,由于地层的差异性,地热井周围地层温度下降及恢复等值线在地层交界面处出现了“阶梯式”变化,岩石导热系数较大的地层在地层交界面附近造成的温度扰动距离更远。研究成果可应用于中深层地热井取热换热能力的评估,同时为中深层同轴套管式换热系统的设计提供借鉴。 展开更多

关键词 地热能开发 套管式换热器 分层换热模型 换热性能 影响因素分析 影响半径

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涡发生器与螺旋片强化不同曲率的壳侧传热 被引量：13

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作者 张丽 谢彩朋 +1 位作者 李雅侠 吴剑华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期3198-3205,共8页

为考察涡发生器与螺旋片对不同曲率的套管式换热器壳侧的传热强化效果,在不同中径的壳侧安装了相同密度的螺旋片和三角翼型涡发生器。以空气为介质,在Re=680～16000范围内,采用实验和数值模拟方法研究了壳侧的传热和阻力特性,考察了不... 为考察涡发生器与螺旋片对不同曲率的套管式换热器壳侧的传热强化效果,在不同中径的壳侧安装了相同密度的螺旋片和三角翼型涡发生器。以空气为介质,在Re=680～16000范围内,采用实验和数值模拟方法研究了壳侧的传热和阻力特性,考察了不同曲率下复合强化的壳侧的综合性能,分析了传热强化机理。结果表明,曲率越大,壳侧传热系数越高,摩擦因数越大。对曲率分别为0.131、0.321和0.440的3种换热器壳侧,涡发生器将其传热系数平均提高了31.52%、20.83%和18.33%。小曲率和复合强化的壳侧综合性能更好。涡发生器改变了换热器壳侧的流场结构,提高了速度场和温度场之间的协同性,从而提高了换热器壳侧的传热效果。 展开更多

关键词 涡发生器 螺旋片 套管式换热器 强化传热

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