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旋流条件下螺旋弹性铜管振动强化传热性能分析
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作者 孙亚茹 李德权 +1 位作者 季家东 华子森 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期1-9,共9页
为了充分利用流体诱导螺旋弹性铜管(helical elastic copper tube,HECT)振动增强传热,以获得更高综合传热性能的HECT换热器装置,基于安装正向螺旋引流板的螺旋弹性铜管(helical elastic copper tube-forward spiral baffle,HECT-FSB)换... 为了充分利用流体诱导螺旋弹性铜管(helical elastic copper tube,HECT)振动增强传热,以获得更高综合传热性能的HECT换热器装置,基于安装正向螺旋引流板的螺旋弹性铜管(helical elastic copper tube-forward spiral baffle,HECT-FSB)换热器和逆向螺旋引流板的螺旋弹性铜管(helical elastic copper tube-reverse spiral baffle,HECT-RSB)换热器,采用双向-流固耦合法,研究了旋流条件下入口流速(U_(in))对HECT振动强化传热性能的影响。研究表明:U_(in)在计算范围内增加,HECT的振幅增大、传热系数提高,HECT换热器的进出口压降增大、PEC(performance evaluation criteria)值减小;HECT-RSB换热器的HECT振幅和传热系数、进出口压降明显高于HECT-FSB换热器。HECT-FSB换热器的PEC值高于HECT-RSB换热器,振动强化传热性能更佳,当U_(in)=0.3 m/s时,PEC值高出了9.00%。HECT-RSB换热器的综合传热性能因子JF值最大,综合传热性能最佳,与已发表文献中的换热器相比,U_(in)在计算范围内综合传热性能因子JF值平均提升了2.7%。该研究可为HECT换热器装置综合性能的提升提供技术支撑。 展开更多
关键词 螺旋弹性铜管(HECT) 综合传热性能 引流板 旋流 振动强化传热
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加装螺旋导流板的双层铜管换热器传热性能分析 被引量:1
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作者 孙亚茹 李德权 +1 位作者 季家东 华子森 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期114-123,共10页
为提高螺旋铜管(SCT)换热器的综合传热性能,通过在换热器内加装螺旋形导流板,采用双向流固耦合计算方法,分析了不同入口流速和导流板安装位置下对换热器内部双层SCT的振动和传热性能的影响。数值结果表明:双层SCT换热器外层SCT的振动强... 为提高螺旋铜管(SCT)换热器的综合传热性能,通过在换热器内加装螺旋形导流板,采用双向流固耦合计算方法,分析了不同入口流速和导流板安装位置下对换热器内部双层SCT的振动和传热性能的影响。数值结果表明:双层SCT换热器外层SCT的振动强度明显高于内层;无振动时内层SCT的传热系数高于外层,有振动时外层SCT的传热系数高于内层;随着入口流速增加,内外层SCT的振幅均增大,传热系数提高;导流板的安装位置会直接影响SCT的振动和传热特性,且在SCT呈现最大振动强度和最佳传热性能时的安装位置并不相同;对比振动强化传热参数Q PEC和综合传热性能因子R JF发现,双层SCT换热器的Q PEC和R JF均高于单层,两螺旋导流板分别安装在换热器的左、下位置时,Q PEC最大,安装在换热器的左、上位置时,R JF最大且比安装在左、下位置时最高增大了7.99%。该研究可为高性能SCT换热器的设计提供理论和数据支撑。 展开更多
关键词 螺旋铜管 换热器 螺旋导流板 综合传热性能 振动强化传热
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换热器内逆向折流板对螺旋管传热性能的影响
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作者 季家东 倪旭旺 +2 位作者 赵金辉 潘玉玲 陈清华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期128-136,共9页
为了提高换热器的综合传热能力,以逆向折流板螺旋管(RBST)换热器为研究对象,通过改变折流板与螺旋管的安装方式,获得了更高综合传热性能的RBST换热器;采用双向流-固耦合的计算方法,研究了不同流速和不同结构方案下流体诱导螺旋管振动对R... 为了提高换热器的综合传热能力,以逆向折流板螺旋管(RBST)换热器为研究对象,通过改变折流板与螺旋管的安装方式,获得了更高综合传热性能的RBST换热器;采用双向流-固耦合的计算方法,研究了不同流速和不同结构方案下流体诱导螺旋管振动对RBST换热器综合传热性能的影响,并探讨了螺旋管振动的有效性。结果表明:当RBST换热器内的折流板与螺旋管采用间隙安装时,螺旋管的振幅随入口速度的增加而增加,但其振动频率始终保持不变;螺旋管振动能够增强RBST换热器的综合传热性能,但是强化传热评价指标最高仅为1.0303,效果并不显著,且振动强化传热效果会随着入口速度的增加而削弱;当RBST换热器内的折流板与螺旋管采用无缝安装时,换热器综合性能评价指标最高为1.018,这既延长了螺旋管的使用寿命,又提升了换热器的综合传热性能。 展开更多
关键词 振动强化传热 螺旋管 换热器 折流板 安装方式
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导流板旋向对螺旋铜管换热器传热性能的影响 被引量:2
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作者 季家东 倪旭旺 +2 位作者 张经纬 李飞扬 陈清华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第23期151-158,共8页
为获得具有更高综合传热性能的螺旋铜管(helical copper tube, HCT)换热设备,基于两种导流方案的换热器:螺旋导流板(spiral deflector, SD)、HCT同旋向换热器(记为:SSD-HCT换热器)和SD、HCT反旋向换热器(记为:OSD-HCT换热器),采用双向-... 为获得具有更高综合传热性能的螺旋铜管(helical copper tube, HCT)换热设备,基于两种导流方案的换热器:螺旋导流板(spiral deflector, SD)、HCT同旋向换热器(记为:SSD-HCT换热器)和SD、HCT反旋向换热器(记为:OSD-HCT换热器),采用双向-流固耦合计算法,研究了SD旋向对HCT振动强化传热性能和换热器综合传热性能的影响。研究表明:对于SSD-HCT换热器,壳程流体纵掠HCT,场协同角接近90°,HCT传热性能不佳,壳程流体出口温度较低;对于OSD-HCT换热器,壳程流体横掠HCT,场协同角较小,HCT传热性能较佳,壳程流体出口温度较高;SD和HCT同旋向布置时,换热器内HCT的传热性能较差,但HCT振动强化传热的效果明显;SD和HCT反旋向布置时,换热器内HCT的传热性能较好,但HCT振动强化传热的效果不明显。换热器的综合振动强化传热能力随流速的增加而降低,SSD-HCT换热器的综合振动强化传热能力较高。 展开更多
关键词 换热器 螺旋铜管 振动强化传热 导流板 旋向
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折流板对改进型平面弹性管束换热器传热特性的影响 被引量:1
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作者 张经纬 季家东 +2 位作者 潘玉玲 陈清华 李飞扬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期51-57,共7页
基于传统平面弹性管束(plane elastic tube bundle,PETB)换热器,通过进行结构改进,提出了一种改进型PETB换热器。研究了折流板结构参数(高度和弧度)对改进型PETB换热器传热特性的影响。结果表明:随着折流板高度增加,内部传热元件的振动... 基于传统平面弹性管束(plane elastic tube bundle,PETB)换热器,通过进行结构改进,提出了一种改进型PETB换热器。研究了折流板结构参数(高度和弧度)对改进型PETB换热器传热特性的影响。结果表明:随着折流板高度增加,内部传热元件的振动强度减小,传热元件的振动强化传热性能和换热器的综合传热性能均提高。当比例因子由0.70增加到0.80时,监测点的振动幅值降低7%以上;振动条件下传热元件的平均努赛尔数提高5.50%,换热器的综合传热性能评价指标(performance evaluation criteria,PEC)提高1.42%。折流板弧度的变化影响传热元件的振动强度和传热性能,当折流板弧度为10°时,监测点的振动最剧烈,传热元件的振动强化传性能和换热器的综合传热性能均最高。与弧度为0°和20°相较,监测点的振幅最大分别提高6.27%和6.63%;振动条件下传热元件的平均努赛尔数分别提高2.91%和2.78%,换热器的综合传热性能评价指标PEC分别提高0.83%和3.23%。 展开更多
关键词 平面弹性管束(PETB) 换热器 折流板 振动强化传热
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椭圆截面螺旋铜管换热器传热性能分析 被引量:5
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作者 季家东 邓如意 +2 位作者 卢钰 张经纬 李飞扬 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期123-132,共10页
为了得到具有更高传热特性的换热装置,在椭圆截面螺旋铜管(ESSCT)换热器内安装螺旋折流板和中空管,对其进行了结构改进。采用双向流固耦合计算法,研究了不同入口流速和不同ESSCT截面横纵向半径比(e)条件下,改进后ESSCT换热器的振动强化... 为了得到具有更高传热特性的换热装置,在椭圆截面螺旋铜管(ESSCT)换热器内安装螺旋折流板和中空管,对其进行了结构改进。采用双向流固耦合计算法,研究了不同入口流速和不同ESSCT截面横纵向半径比(e)条件下,改进后ESSCT换热器的振动强化传热特性。研究表明,可将传热元件由传统的圆形截面变为椭圆形截面来获得具有更高传热性能的换热设备。当截面为椭圆形(e≠1)时,ESSCT的传热性能获得了不同层次的改善。尤其当e=2时,ESSCT的传热性能获得了最大幅度的提高,此时换热器综合强化传热性能最强。ESSCT的平均面均传热系数(SAHTC)和强化传热评价指标(Epec)及其增幅均随入口流速增加而增大。此外,单位压降下的SAHTC在低流速时效果更明显,其随入口流速的增加而减小。研究结果对新型ESSCT换热器设计应具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 椭圆截面 螺旋铜管 螺旋折流板 中空管 振动强化传热
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基于不同截面形状的螺旋弹性管束换热器传热特性分析 被引量:5
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作者 季家东 周蓉 +3 位作者 高润淼 张经纬 邓旭 李飞扬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期219-225,共7页
为探究截面形状对螺旋弹性管束(spiral elastic tube bundle,SETB)换热器传热性能的影响,基于四种截面形状(四边形、六边形、椭圆形和圆形),采用双向流固耦合计算方法,对单层四螺旋弹性管束在不同入口速度条件下的振动和传热特性进行了... 为探究截面形状对螺旋弹性管束(spiral elastic tube bundle,SETB)换热器传热性能的影响,基于四种截面形状(四边形、六边形、椭圆形和圆形),采用双向流固耦合计算方法,对单层四螺旋弹性管束在不同入口速度条件下的振动和传热特性进行了研究。结果表明:不同截面形状的螺旋弹性管束在换热器内不同安装位置的振动响应有明显的不同。截面为椭圆形的螺旋弹性管束在振动和不振动条件下的传热系数最高,管束圆周上的局部传热系数最大,说明管束截面形状为椭圆时的传热性能最佳。振动能够实现强化传热,但振动剧烈的螺旋弹性管束其传热性能并不一定最佳,在进行螺旋弹性管束换热器设计时,并不是要一味追求高强度的振动,还要综合考虑螺旋弹性管束的安装位置和截面形状。 展开更多
关键词 截面形状 振动强化传热 流固耦合 螺旋弹性管束(SETB) 换热器
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折流板对锥形螺旋管束壳程传热性能的影响 被引量:3
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作者 季家东 卢钰 +2 位作者 张经纬 李飞扬 邓如意 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期56-63,共8页
以锥形螺旋弹性管束(conical spiral elastic tube bundle,CSETB)换热器为研究对象,通过在换热器内增设脉动/引流折流板,以期获得具有更高传热性能的弹性管束换热设备。通过采用双向流固耦合计算方法,研究了不同壳程入口流速和不同结构... 以锥形螺旋弹性管束(conical spiral elastic tube bundle,CSETB)换热器为研究对象,通过在换热器内增设脉动/引流折流板,以期获得具有更高传热性能的弹性管束换热设备。通过采用双向流固耦合计算方法,研究了不同壳程入口流速和不同结构方案下CSETB换热器的振动强化传热性能。研究表明,CSETB的振幅随流速的增加而增加,仅增设脉动折流板可使CSETB表现为相对大幅高频振动,同时增设脉动、引流折流板可使CSETB表现为相对大幅低频振动。增设折流板可使流体流动的规律性和温度场分布的层次性增强,且能使换热器的壳程传热能力获得大幅提高。振动能够实现强化传热,这种强化传热的程度在高流速时更明显,且增设折流板能明显提高CSETB的振动强化传热性能。此外,引流折流板的存在使换热器的综合传热性能降低。 展开更多
关键词 锥形螺旋弹性管束(CSETB) 换热器 折流板 振动强化传热
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A comprehensive comparison on vibration and heat transfer of two elastic heat transfer tube bundles 被引量:8
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作者 闫柯 葛培琪 翟强 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期377-385,共9页
Elastic heat transfer tube bundles are widely used in the field of flow-induced vibration heat transfer enhancement. Two types of mainly used tube bundles, the planar elastic tube bundle and the conical spiral tube bu... Elastic heat transfer tube bundles are widely used in the field of flow-induced vibration heat transfer enhancement. Two types of mainly used tube bundles, the planar elastic tube bundle and the conical spiral tube bundle were comprehensively compared in the condition of the same shell side diameter. The natural mode characteristics, the effect of fluid-structure interaction, the stress distribution, the comprehensive heat transfer performance and the secondary fluid flow of the two elastic tube bundles were all concluded and compared. The results show that the natural frequency and the critical velocity of vibration buckling of the planar elastic tube bundle are larger than those of the conical spiral tube bundle, while the stress distribution and the comprehensive heat transfer performance of the conical spiral tube bundle are relatively better. 展开更多
关键词 planar elastic tube bundle conical spiral tube bundle mode characteristics heat transfer performance
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