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碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器传热规律 被引量:1
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作者 马亮 邓广哲 +3 位作者 王守印 蔚斐 高亮 袁超 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期467-477,共11页
在“双碳”目标背景下,探索CO_(2)高效地质封存和高能利用途径,是CO_(2)减排研究的热点问题。基于CO_(2)多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势,提出一种新型碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器,并建立了数值仿真模型,... 在“双碳”目标背景下,探索CO_(2)高效地质封存和高能利用途径,是CO_(2)减排研究的热点问题。基于CO_(2)多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势,提出一种新型碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器,并建立了数值仿真模型,以5℃条件下CO_(2)为对象,设计水作为载热流体的换热方案,研究了螺旋换热器在不同水温作用下对CO_(2)的温度、压力及其热应力耦合变化规律。结果表明:随着水热流体温度的增加,CO_(2)的升温速率与水温成正比,CO_(2)输出温度与水热流体温度呈正相关变化;与CO_(2)传热效率相比,受CO_(2)相变吸热影响导致水热流体传热效率较慢,水热流体传热与温度变化成正比;初始水温升高,CO_(2)相变速度明显增加,流量对CO_(2)相变吸热影响较大,水热流体的体积流量与CO_(2)温度变化呈负相关;受CO_(2)升温吸热影响,水热流体的耗散温度与CO_(2)吸热温度成正比;当管径和入口压力恒定情况下,100℃的水热流体与CO_(2)进行换热可以较好地满足CO_(2)相变吸热的要求。试验验证了水热流体螺旋管换热器的有效性和便捷性,研究为超临界CO_(2)螺旋式换热器的设计提供了依据。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 螺旋管换热器 水热交换 传热 数值模拟
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船用膜式螺旋管换热器传热和流动特性研究 被引量:4
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作者 朱晓红 李海东 张卫东 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第8期165-168,共4页
采用数值模拟方法研究膜式螺旋管换热器在高温高压的工况下顺列结构和2种错列结构的对流换热和流动特性,分析径向节距对顺列和错列结构换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果符合较好。研究发现:顺列和错列结构对于换热及流动的影... 采用数值模拟方法研究膜式螺旋管换热器在高温高压的工况下顺列结构和2种错列结构的对流换热和流动特性,分析径向节距对顺列和错列结构换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果符合较好。研究发现:顺列和错列结构对于换热及流动的影响随着径向节距的变化而变化。当径向节距s1/d<1.6时,顺列结构的换热系数和流动阻力高于错列结构;当1.6<s1/d<2.0时,顺列结构的平均换热系数与和错列结构几乎相等,错列结构的流动阻力小于顺列结构;当s1/d>2.0时,换热器的平均换热系数和压降与膜式螺旋管的布置方式无关,即顺列和错列结构的换热系数及流动阻力基本相等。 展开更多
关键词 膜式螺旋管换热器 流动特性 换热特性 顺列和错列
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船用螺旋管换热器热工及水动力特性数值研究 被引量:2
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作者 杨元龙 王兴刚 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第9期100-104,共5页
为明晰船用螺旋管换热器内流体流动传热规律及其流致振动特性,提高运行效率及安全性能。本文建立船用螺旋管换热器三维模型,采用流固耦合方法进行换热器热工及水动力特性数值模拟,借助流致振动预测方法计算得到与流致振动密切相关的流... 为明晰船用螺旋管换热器内流体流动传热规律及其流致振动特性,提高运行效率及安全性能。本文建立船用螺旋管换热器三维模型,采用流固耦合方法进行换热器热工及水动力特性数值模拟,借助流致振动预测方法计算得到与流致振动密切相关的流体冲击能量变化特性。计算结果表明,螺旋管上、下游管间出现回流现象,极易导致杂质沉积;螺旋管上、下管壁对流传热系数小,管壁温度高,易诱发爆管现象;基于流体冲击能量变化特性,流体能量在螺旋管区域呈波峰值,且螺旋管侧管壁冲击能量高于上、下管壁,可以预测螺旋管侧管壁承受流致振动破坏较严重,实际试验数据验证了本文数值结果。 展开更多
关键词 螺旋管换热器 热工 水动力
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结构特征对螺旋管换热器性能的影响 被引量:4
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作者 姜林欣 李博 《包装工程》 CAS 北大核心 2020年第13期197-203,共7页
目的研究结构特征对螺旋管换热器换热性能的影响,为换热器设计和结构优化提供理论依据。方法在CFD软件Ansys的FLUENT模块中模拟螺旋管换热器内流体的流动换热过程。在相同边界条件下,不改变总换热面积,通过改变换热器的换热管直径和壳... 目的研究结构特征对螺旋管换热器换热性能的影响,为换热器设计和结构优化提供理论依据。方法在CFD软件Ansys的FLUENT模块中模拟螺旋管换热器内流体的流动换热过程。在相同边界条件下,不改变总换热面积,通过改变换热器的换热管直径和壳体长度,研究几何参数对换热性能的影响。通过对比单管单螺旋、单管双螺旋、双管双螺旋和内外双螺旋等4种不同缠绕方式换热器中流体的温度分布云图,研究螺旋管的结构对换热器换热性能的影响。结果保持总换热面积不变,减少换热器的管径,增大壳体的长度,都能有效提高换热效率。与单管单螺旋结构的换热器相比,单管双螺旋结构换热器的流体出口温度下降了9.74%,平行双螺旋结构换热器的出口温度下降了5.05%,内外双螺旋结构换热器的出口温度上升了10.11%。结论在螺旋管换热器的设计和优化过程中,可以通过减小换热管径,增大壳体长度,采用内外双螺旋结构,以实现提高传热效率的目的。 展开更多
关键词 螺旋管换热器 几何参数 结构特征 换热性能 数值模拟
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竖埋螺旋管地热换热器理论模型及实验研究 被引量:20
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作者 余乐渊 赵军 +2 位作者 李新国 朱强 周军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期690-694,共5页
对竖埋螺旋埋管地热换热器建立了传热模型,分析了流量、土壤传热系数对热输出的影响,并计算了等效传热系数、竖埋螺旋埋管换热器对土壤温度场的影响情况。在理论计算的基础上,对一竖埋螺旋管地源热泵系统进行了实验研究,对比分析了理论... 对竖埋螺旋埋管地热换热器建立了传热模型,分析了流量、土壤传热系数对热输出的影响,并计算了等效传热系数、竖埋螺旋埋管换热器对土壤温度场的影响情况。在理论计算的基础上,对一竖埋螺旋管地源热泵系统进行了实验研究,对比分析了理论计算值和实验测试值,并分析了热泵系统的性能。 展开更多
关键词 地源热泵 竖埋螺旋管换热器 理论模型 实验研究
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螺旋管式相变蓄能换热器的蓄冷特性 被引量:3
6
作者 戴源德 易勇 温鸿 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第27期141-146,共6页
将螺旋管式相变蓄能换热器应用于太阳能-空气源复合热泵系统中,搭建了该系统的蓄冷试验台并进行蓄冷实验。通过实验测得了系统各测点的蒸发压力、冷凝压力以及所研究的相变蓄能换热器内部换热材料的温度。通过理论计算得出各环节的能量... 将螺旋管式相变蓄能换热器应用于太阳能-空气源复合热泵系统中,搭建了该系统的蓄冷试验台并进行蓄冷实验。通过实验测得了系统各测点的蒸发压力、冷凝压力以及所研究的相变蓄能换热器内部换热材料的温度。通过理论计算得出各环节的能量以及COP,并且绘制出了这些参数随时间变化的趋势图。最后分析了整个蓄冷实验过程中各个参数的变化规律和影响因素,总结了螺旋管式相变蓄能换热器的蓄冷特性。 展开更多
关键词 储能技术 复合热泵 相变蓄能 螺旋管换热 实验研究
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应用遗传算法优化设计200MW多头螺旋管式换热器 被引量:2
7
作者 周云龙 董利利 李书芳 《热力发电》 CAS 北大核心 2013年第5期50-53,共4页
应用遗传算法以总传热面积和总压降为目标函数,以螺旋上升角、最内层螺旋管头数、螺旋管圈层数、螺旋管直径、径向节距、中心柱直径为6个决策变量,对某200MW多头螺旋管式换热器进行多目标优化设计。结果表明,2个目标函数间的Pareto解具... 应用遗传算法以总传热面积和总压降为目标函数,以螺旋上升角、最内层螺旋管头数、螺旋管圈层数、螺旋管直径、径向节距、中心柱直径为6个决策变量,对某200MW多头螺旋管式换热器进行多目标优化设计。结果表明,2个目标函数间的Pareto解具有相互制约关系;Pareto曲线上总传热面积AZ≤1 811.8m2、总压降Δpz≤0.711 1MPa的点所对应的设计方案优于传统设计方案。该优化设计方法减小了设计者对经验的依赖性,且具有一定的通用性。 展开更多
关键词 200 MW 多头螺旋管换热 多目标优化 遗传算法 PARETO解
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螺旋管式熔盐-氦气换热器对流传热试验研究
8
作者 刘彦 孔巧玲 +1 位作者 黄伟光 李文辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2266-2271,共6页
对一台螺旋管式熔盐-氦气换热器进行试验研究,并利用威尔逊法对试验数据进行处理,获得螺旋管式换热器用于熔盐-氦气对流传热的传热准则关系式。将关系式与经验公式对比分析,结果表明螺旋管式换热器在管程和壳程均能提高工质对流换热系数... 对一台螺旋管式熔盐-氦气换热器进行试验研究,并利用威尔逊法对试验数据进行处理,获得螺旋管式换热器用于熔盐-氦气对流传热的传热准则关系式。将关系式与经验公式对比分析,结果表明螺旋管式换热器在管程和壳程均能提高工质对流换热系数,同时为熔盐-氦气换热器的设计提供设计依据。 展开更多
关键词 螺旋管换热器 熔盐 氦气 传热实验 威尔逊法
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螺旋管式换热器吹扫阻力计算与试验研究
9
作者 刘俊峰 马晓珑 +3 位作者 李康 陈光建 朱英杰 马喜强 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第3期134-138,146,共6页
对于传热管束直径较小、结构较复杂的螺旋管式换热器,使用常规方法清洁其内部管束效果较差。基于高温气冷堆蒸汽发生器的清洁问题,建立了螺旋管式换热器吹扫阻力计算模型,对蒸汽和压缩空气2种吹扫介质的吹扫效果进行分析比较。在计算结... 对于传热管束直径较小、结构较复杂的螺旋管式换热器,使用常规方法清洁其内部管束效果较差。基于高温气冷堆蒸汽发生器的清洁问题,建立了螺旋管式换热器吹扫阻力计算模型,对蒸汽和压缩空气2种吹扫介质的吹扫效果进行分析比较。在计算结果的基础上,选择压缩空气作为吹扫介质并对其吹扫过程进行了试验验证。研究结果表明,采用压缩空气吹扫清洁度符合相关标准,采用蒸汽吹扫可能会引起管子膨胀不均,推荐首选压缩空气吹扫方式。 展开更多
关键词 螺旋管换热 蒸汽发生 蒸汽吹扫 压缩空气吹扫 吹扫系数
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换热器螺旋管冷凝换热的数值模拟与实验研究 被引量:6
10
作者 徐裕民 孙伟珂 +3 位作者 于哲 林洪俊 陈学永 李西兵 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第32期13845-13853,共9页
为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300 mm、螺距为19.52 mm、管道直径为9.52 mm的换热器螺旋管进行数值模拟,分析换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响... 为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300 mm、螺距为19.52 mm、管道直径为9.52 mm的换热器螺旋管进行数值模拟,分析换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响。通过实验研究了不同参数对螺旋管内换热性能的影响,对数值模拟的准确性进行验证。实验结果表明:在不同流体流速时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%~11%,在不同饱和温度时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%~8%,说明数值模拟方法和结果是合理的。研究成果为螺旋管换热器的设计优化以及空调热水器一体机的节能损耗提供了一定的参考。 展开更多
关键词 换热螺旋管 冷凝换热 数值模拟 换热系数
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螺旋管式换热器的流致振动研究 被引量:3
11
作者 吴建邦 郑明光 +2 位作者 王明路 田林 张月 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期250-256,共7页
流体诱发振动广泛存在于管壳式换热设备中,而螺旋管式换热器由于体积小、换热效率高,近年来大量应用于各类工业换热设备。本文针对单根螺旋管进行流致振动分析,分别利用一维热工水力程序RELAP5、CFD软件FLUENT和有限元软件ANSYS计算螺... 流体诱发振动广泛存在于管壳式换热设备中,而螺旋管式换热器由于体积小、换热效率高,近年来大量应用于各类工业换热设备。本文针对单根螺旋管进行流致振动分析,分别利用一维热工水力程序RELAP5、CFD软件FLUENT和有限元软件ANSYS计算螺旋管一、二次侧流体密度分布,一次侧流体的速度场和螺旋管模态振型,并在0、1、2、4、和8支承数下计算单根螺旋管的流弹失稳比和湍流抖振均方根位移比。计算结果表明,当螺旋管采用4个对称支承进行固定时可满足ASME流弹失稳和TEMA湍流抖振的设计标准。 展开更多
关键词 螺旋管换热 流致振动 流弹失稳 湍流抖振
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螺旋管内超临界二氧化碳换热性能的模拟和试验研究 被引量:3
12
作者 夏春杰 宋嘉梁 +1 位作者 陈永东 吴晓红 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期37-45,共9页
对超临界二氧化碳(S-CO_(2))在螺旋管内的对流换热性能进行模拟和试验研究。探讨了热流密度q、质量流量G、节距P、管内径d、螺旋半径R等流动、结构特性对流动传热的影响,并对各结构特性灵敏度做了量化分析;搭建了闭式循环的S-CO_(2)测... 对超临界二氧化碳(S-CO_(2))在螺旋管内的对流换热性能进行模拟和试验研究。探讨了热流密度q、质量流量G、节距P、管内径d、螺旋半径R等流动、结构特性对流动传热的影响,并对各结构特性灵敏度做了量化分析;搭建了闭式循环的S-CO_(2)测试平台,对螺旋管内S-CO_(2)对流换热性能进行了试验研究,并基于试验工况数据验证了数值模拟的准确性;对数据进行处理,拟合出了S-CO_(2)的传热关联式。该研究为S-CO_(2)螺旋管式换热器的热力设计方法奠定了基础,并在核电及光热发电领域具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 螺旋管换热 超临界二氧化碳布雷顿循环 换热性能 数值模拟
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气化炉煤气冷却器对流换热特性的数值模拟
13
作者 赵振兴 王祥雨 +1 位作者 常勇强 曹子栋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第32期76-81,共6页
采用数值模拟方法研究高温高压下气化炉中膜式螺旋管煤气冷却器的对流换热和流动特性,分析径向节距、轴向节距和管圈曲率对换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果吻合较好。研究发现:在相同的入口速度下,膜式螺旋管换热器的表面换... 采用数值模拟方法研究高温高压下气化炉中膜式螺旋管煤气冷却器的对流换热和流动特性,分析径向节距、轴向节距和管圈曲率对换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果吻合较好。研究发现:在相同的入口速度下,膜式螺旋管换热器的表面换热系数与轴向节距和径向节距有关;换热器环形通道内的轴向速度波动有利于强化传热;膜式螺旋管的局部壁面换热系数与管圈曲率无关;螺旋管圈的膜片面积比对于换热器的平均换热系数有显著影响。另外,该文还获得了换热器的阻力特性与径向节距和管圈曲率的关系。 展开更多
关键词 膜式螺旋管换热器 合成气 流动特性 换热特性 数值模拟 整体煤气化联合循环
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带有换热器的吹除管路系统试验与仿真研究
14
作者 王营军 陈山 +2 位作者 文小平 程帆 刘照智 《导弹与航天运载技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第6期104-108,共5页
为了对工程设计提供理论指导,分析了管路吹除系统各环节的换热机理,根据原螺旋管式换热器的试验数据,对AMESim软件建立的换热器模型进行修正和验证,结合管路吹除系统的试验数据建立整个吹除系统的数值计算模型,对带有换热器的管路吹除... 为了对工程设计提供理论指导,分析了管路吹除系统各环节的换热机理,根据原螺旋管式换热器的试验数据,对AMESim软件建立的换热器模型进行修正和验证,结合管路吹除系统的试验数据建立整个吹除系统的数值计算模型,对带有换热器的管路吹除系统的换热特性进行优化设计。结果表明:换热器螺旋管的长度相同时可以使气体在换热器出口温度均匀,减小不同温度的气体混合带来的热损失。调节水温和增强吹除管路系统中管段的绝热性可以使吹除管路系统满足要求。 展开更多
关键词 螺旋管换热器 管路吹除系统 试验与仿真 优化设计
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闭式河水源热泵系统制冷运行性能试验研究 被引量:2
15
作者 武双 傅允准 曹丽杰 《流体机械》 CSCD 北大核心 2018年第10期63-67,28,共6页
采用试验的方法分别研究了上海市松江区闭式河水源热泵机组制冷工况运行特性和变冷冻水流量和变冷却水流量对系统制冷性能系数和盘管换热量的影响以及河水温度与空气温度的变化。试验结果表明,闭式河水源热泵机组在冷却水流量为2.5 m3/h... 采用试验的方法分别研究了上海市松江区闭式河水源热泵机组制冷工况运行特性和变冷冻水流量和变冷却水流量对系统制冷性能系数和盘管换热量的影响以及河水温度与空气温度的变化。试验结果表明,闭式河水源热泵机组在冷却水流量为2.5 m3/h,冷冻水流量为2.2 m3/h情况下的机组制冷性能系数EER的平均值为3.2,盘管换热量的平均值为11.5 kW,盘管每米长换热量为28 W/m,整个河水源热泵系统的制冷能效比为1.99。在冷冻水流量变小,冷冻水进、出水口的温差变大,系统的COPs增加,冷冻水流量在1.4 m3/h比冷冻水流量在2.2 m3/h的COPs平均值提高了23%。当冷却水流量增加,系统的COPs和盘管换热量都增加,冷却水流量在2.5 m3/h相较于冷却水流量在1.9 m3/h时的系统的COPs平均值和盘管换热量平均值分别增加了7.8%和8.9%。 展开更多
关键词 地表河水源热泵 闭式 螺旋管换热器 运行特性 换热
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An advanced turbulator with blades and semi-conical section for heat transfer improvement in a helical double tube heat exchanger
16
作者 Seyed Hossein HASHEMI KAROUEI Seyed Soheil MOUSAVI AJAROSTAGHI +1 位作者 Saman RASHIDI Elham HOSSEINIRAD 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第11期3491-3506,共16页
In present work,a helical double tube heat exchanger is proposed in which an advanced turbulator with blades,semi-conical part,and two holes is inserted in inner section.Two geometrical parameters,including angle of t... In present work,a helical double tube heat exchanger is proposed in which an advanced turbulator with blades,semi-conical part,and two holes is inserted in inner section.Two geometrical parameters,including angle of turbulator’s blades(θ) and number of turbulator’s blades(N),are considered.Results indicated that firstly,the best thermal stratification is achieved at θ=180°.Furthermore,at the lowest studied mass flow rate(m = 8 × 10^(-3) kg/s),heat transfer coefficient of turbulator with blade angle of 180° is 130.77%,25%,and 36.36% higher than cases including without turbulator,with turbulator with blade angle of θ =240°,and θ =360°,respectively.Moreover,case with N=12 showed the highest overall performance.At the highest studied mass flow rate(m = 5.842 × 10^(-2) kg/s),heat transfer coefficient for case with N=12 is up to 54.76%,27.45%,and 6.56% higher than cases including without turbulator,with turbulator with N=6,and with turbulator with N=9,respectively. 展开更多
关键词 helical double tube heat exchanger TURBULATOR BLADE thermal performance swirl flows
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