整体翅片式微通道换热器的数值模拟

采用CFD数值模拟的方法,对整体翅片式微通道换热器空气侧的流动与传热特性进行研究,用场协同的原理分析翅片参数(长度、高度、间距)对换热器性能的影响,并与传统微通道换热器空气侧性能进行对比。结果表明:在考查的翅片尺寸范围内,随着翅片长度的缩短、高度的增加、间距的减小,温度场和速度场的协同性随之改善,有利于换热效果的提高;与传统的微通道换热器相比,整体翅片式微通道换热器空气侧换热性能变差,但是阻力大大降低,总体性能有所改善。     

蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比。结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍。最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理。     

蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比.结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍.最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理.     

散热器散热过程的场协同分析

大型计算机服务器CPU的散热问题始终是业内专家关注的焦点,为此推出了多种不同类型的CPU散热装置。为了提高散热器对流换热的性能除了采用强化换热措施外,流体速度场与温度梯度之间的协同程度也将影响其换热效果。本文对一种新型结构的芯片散热器进行了实验研究,通过PIV实验测试以及运用流固耦合进行数值计算,获取了实验风道中散热器周围的速度场和温度场。在此基础上利用场协同理论对其换热过程进行了分析,得出了颇有参考价值的研究结论。     

铜翅片换热器开发应用的分析Ⅱ--铜翅片换热器对空调器性能影响分析

在Part Ⅰ中对铜翅片效率、铜换热单元传热系数以及整个铜换热器换热特性分析的基础上，理论分析了空调换热器采用铜翅片后，换热器单体性能以及空调系统性能的变化。结果显示：采用铜片铜管换热器后(不论是蒸发器，还是冷凝器)，制冷系统的制冷系数较之铝翅片换热器均有提高。蒸发器换热性能的变化比冷凝器换热性能的变化对系统性能的影响要大。当同时采用铜片蒸发器和铜片冷凝器时，传热强化系数按照通常所能达到的1．1计算时，COP随着工况变化而变化的范围可以达到3．0％-10．0％；如果单独设计换热器使换热强化系数达到1．3时，则COP的提高可达4．0％～25．0％。以上对铜翅片换热器开发应用的分析，为空调换热器的高性能化、小型化提供一条可行的发展方向。     

错列正弦型微通道中超临界LNG流动与换热分析

为强化液化天然气在印刷电路板式换热器(PCHE)内的换热效能,提出周期性波动强化综合换热性能的错列正弦型微通道模型并采用数值模拟方法进行验证。得到了流体温度121—345K范围内超临界LNG在错列正弦型微通道和直通道下,热流密度、质量流量及入口压力对传热系数和摩阻因子的影响规律。此外,结合场协同原理,提出评价局部综合换热性能的参数(场协同率)并对其变化规律进行分析。研究结果表明:传热系数沿流向先增大后减小,峰值出现在准临界点;热流密度和质量流量的增加有利于传热系数的提高,而入口压力对其值的影响与温度区间有关;正弦型通道和直通道的错列排布导致摩阻因子呈周期性下降趋势;采用场协同率与PEC值评估综合换热性能结果趋于一致,且呈周期性波动变化。     

电动汽车用热泵空调系统制热性能的试验研究

基于一款电动汽车空调设计热泵空调系统试验台架,研究不同压缩机转速和环境温度条件下双换热器系统和三换热器系统对热泵空调系统换热性能、总成出风口平均温度及系统COP的影响。结果表明,环境温度越高双换热器系统和三换热器系统的换热性能越高,且三换热器系统的性能优势越明显;压缩机转速为5 500 r/min,室外环境温度分别为7℃,1℃和-5℃工况下,三换热器系统较双换热器系统总成出风口平均温度分别高8.0℃,7.2℃和6.1℃,系统COP分别提高15.0%,16.5%和18.2%,电动汽车除霜、除雾的速度提高。     

结构特征对螺旋管换热器性能的影响

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。     

板式换热器传热特性数值模拟与参数优化

以工业广泛使用的板式换热器为研究对象,模拟了人字型波纹板片组成的冷热双流体通道的流动和换热,分析了板式换热器流道内的速度场、温度场和压力场,研究了波纹板片的几何参数对传热特性的影响规律。以传热过程中产生的火积耗散为目标函数,采用序列二次规划法(NLPQL)对波纹板片的结构参数进行了优化,优化后传热性能明显提高。     

风速分布不均匀性对空气源热泵风侧换热器性能的影响

针对50kw空气源热泵V形风侧换热器的流动和传热性能进行数值模拟,研究该换热器来流风速分布不均对其换热性能的影响。结果表明：1）风速的不均匀分布对换热性能影响很大,当风速最大偏差超过50％时,换热量降低11．33％;2）风速分布不均匀也是造成制冷剂分配不均匀的主要原因,导致各回路制冷剂出口过热度存在差异,各支路出口过热度相差越大,换热器换热性能越低;3）在风速最大偏差条件下,随着平均风速的增大,换热器换热性能先增后减。     

不同强化管传热特性的数值模拟与实验研究

对横纹槽管、缩放管和螺旋槽管在夹套间进行了传热特性实验,研究了传热效率指标随雷诺数的变化规律.运用FLUENT软件,采用二维轴对称方法和k-ε模型对夹套间流体流动传热进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行对比.从场协同的角度研究了速度场与温度场夹角对传热膜系数的影响.     

水平管外沸腾强化换热的数值模拟与场协同分析

应用FLUENT软件对制冷剂R134a在光管和横纹槽管水平管外沸腾传热进行三维数值模拟,得到其饱和泡状沸腾过程中体积含气率的分布规律,并比较它们的换热系数。结果表明横纹槽管外侧能够很好地强化沸腾传热。此外,还通过改变边界条件分析质量流量、热流密度的变化对横纹槽管管外沸腾换热系数的影响。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析其强化机制。研究表明,横纹槽管水平管外沸腾换热得到强化的原因是其凹槽前后的速度场与温度梯度场之间夹角较小,协同程度更好。     

过冷段翅片管换热器的试验研究

对过冷段翅片管换热器对空气源热泵冷热水机组系统性能的影响进行试验研究。过冷段翅片管换热器通过横向导热和强制对流换热可增大制冷剂液体过冷度，制热工况下，可使系统性能系数COP提高约19％，并有效降低翅片表面结霜。     

滴形管换热性能的实验研究

采用特殊形状和表面的管子是最为常用、有效的强化换热手段。本文基于滴形管换热器回收天然气锅炉排烟余热,提出了烟气侧的换热系数实验关联式。通过改变换热管间的排列间距,在不同烟气流量下,对圆管和滴形管的换热性能及影响因素进行了分析。与实验数据比较,验证了实验关联式可正确反映凝结换热的特性。结果表明:不同烟气量通过滴形换热管的压损小于圆管,约为圆管的0.33~0.38倍;烟气温度降大于圆管;冷却水通过滴形管的温升高于圆管;换热系数滴形管比圆管的提高约7%,表明滴形管的换热性能优于圆管。因此对于有凝结换热过程发生时,滴形换热管具有强化换热的作用。     

平翅片传热与流动特性的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent研究翅片管换热器的换热和压降特性。使用流固耦合准确确定翅片及管内外侧的传热边界条件，并利用场协同理论进行分析。将计算出的结果与试验结果进行比较。结果表明，数值模拟与实验结果吻合较好，数值计算可为换热器的结构优化和产品的研究开发提供依据。     

国内外吸收式热泵强化传热传质研究综述

综述国内外对吸收式热泵强化传热传质研究的现状。目前主要的研究方向为新型强化管的开发、新型表面活性剂及强化吸收机制的研究,主要研究目的是如何增大传热面积与加强界面马拉格尼对流,以此提高传热传质系数。     

Effect of fin spacing on the heat transfer and pressure drop of a two-row plate fin and tube heat exchanger

The analogy between heat and mass transfer (using the naphthalene sublimation technique to measure the mass transfer coefficient) was used to investigate the heat transfer capabilities of various two-row plate fin and tube heat exchanger configurations. Average transfer coefficients were determined from measurements of the mass transferred in an analogical system consisting of a pair of naphthalene plates and an array of spacer discs. The analogical system modelled a typical heat exchanger flow passage. Special attention was given to the effect of fin spacing on heat transfer capabilities. A physical interpretation of the experimental data has been given and new conclusions have been drawn. The pressure drop of the heat exchanger configurations has also been investigated.     

小管径椭圆管开缝翅片换热器的数值模拟

对小管径椭圆管开缝翅片换热器空气侧的流动与传热特性进行数值模拟,对影响其换热性能的2个主要参数椭圆管偏心率和开缝翅片开缝错列高度分布进行优化,与传统管翅式换热器换热性能进行比较。模拟结果表明:当椭圆管两轴之比Rx:Ry=2:3(偏心率),开缝高度分布为0.8 mm,0.6 mm和0.4 mm时,换热效果最好。与传统管翅式换热器相比,小管径椭圆管开缝翅片换热器换热系数提高10%~20%,而压降几乎相等,总体换热性能提高。     

三角形波纹板式溶液热交换器传热特性研究

为了解三角形波纹板式溶液热交换器的传热特性，通过对其物理数学模型的求解，并与平板式溶液热交换器相对比，得到了三角形波纹板式溶液热交换器的流动、传热特性以及不同溶液流速对其传热性能的影响。研究三角形波纹板式溶液热交换器的波纹形状对其流动、传热性能的影响，得到波纹长度、波纹夹角与换热器的传热系数、换热器内流体压降的关系，其结果可为溶液热交换器的设计与优化提供依据与理论指导。