百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响的研究进展

百叶窗翅片作为换热器主要翅片形式之一,其结构对空气侧流动换热特性有着重要影响。本文总结了近年来国内外在百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响方面的研究,包括翅片间距、翅片高度、翅片厚度、翅片深度、百叶窗间距及开窗角度对空气侧换热系数、压降、流动效率、传热因子和摩擦因子的影响。研究表明:传热因子随开窗角度和翅片深度的增加而增大,随翅片间距的增加而减小;摩擦因子随开窗角度的增大而增大,随百叶窗间距的增大而减小;其中,开窗角度与翅片深度分别是影响空气侧流动和换热的最主要因素。最后,在百叶窗结构的基础上,提出了对翅片表面进行处理以及使用新型翅片结构等途径来进一步强化空气侧流动换热的建议。     

百叶窗板翅式换热器换热与阻力性能数值模拟研究

为了解决百叶窗板翅式换热器的内部性能优化问题,通过对层流稳态下换热器燃气侧的典型流动换热单元进行建模及流动换热分析,得到了单元体内部速度、流线及温度的分布特性,并通过对换热系数、科尔本传热因子、进出口单位压降、范宁摩擦系数的比较,获得了不同燃气入口速度下翅片间距及翅片角度对换热器换热性能及流动阻力的影响。结果表明:在百叶窗翅片角度及其他尺寸参数不变时,当百叶窗间距为0. 7 mm时其换热性能最优,阻力随间距增大而减小;在翅片间距等参数不变而角度变化时,换热性能与阻力均随角度增大而增大,当百叶窗角度从15°增加至30°时,换热性能的增加幅度较为明显。     

相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟，获得了不同流速下翅片表面温度分布，分析了迎面风速与换热系数之间的关系，随着速度的增大，空气侧的换热系数增加，并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素，随着翅片间距的增大，空气侧换热系数增加，而且随着Rg数的增加，换热的强化更加明显。     

螺旋翅片管束传热和阻力特性的试验研究

对13个不同翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距的螺旋翅片管束换热器在不同雷诺数条件下的传热和阻力特性进行了试验研究,得出了翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距及雷诺数与换热特性Nu和阻力特性Eu的准则关系式,并对准则关系式进行了分析.结果表明:随着横向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的传热得到强化,但随着纵向管间距和翅片高度的增加,螺旋翅片管的传热有所减弱;随着横向管间距、纵向管间距和翅片间距的增大,螺旋翅片管的阻力减少,但随着翅片高度的增加,螺旋翅片管的阻力增加.     

基于翅片管式热交换器的优化设计研究

以一种特定管翅式热交换器的翅片形式为研究对象,提出了一种针对翅片结构的优化换热方法。该方法主要针对翅片侧换热系数和整体传热随翅片结构改变的变化规律,并采用传热系数和压降相结合的评价方法,针对管翅式热交换器的翅片高度、翅片厚度及翅片间距进行优化。经计算得出了热交换器的总传热系数在控制单一变量或多个变量下的最优值范围。     

微槽群平板热管散热器传热性能的研究

分别选择不同的翅片间距和高度,对一种新型微槽群平板热管散热器的翅片结构进行优化,得到了热管散热器的最佳整体结构。结果表明:翅片的间距为14mm、高度为60mm时,平板热管散热器的传热性能最好。将热管、管脚以及翅片的温度与实验结果进行对比,结果吻合良好。     

小管径穿片式翅片管三种间距下的换热与阻力特性

对3种基管外径(10 mm)和管间距相同、翅片间距不同的穿片式空气-水换热器的换热与阻力特性进行了试验研究,翅片间距分别为1.0、1.6、1.9 mm.得出了不同翅片间距下的管外换热系数和流动阻力系数以及相应的计算关联式,利用评价指标对3种试件的综合换热性能进行了评价.结果表明:翅片间距对管外换热性能的影响很大;在选择具有合理翅化比的换热器的翅片间距时还需考虑经济性和紧凑度等方面的因素.     

CO_2微通道气冷器翅片结构对换热性能影响的模拟研究

本文选择适用于微通道换热器的CO_2换热关联式,创建CO_2微通道气冷器的二维模型。采用有限体积法将微通道分成多个微元段,利用Matlab结合Refprop软件计算每个微元段中的流动和换热。用实验结果验证了建立的仿真程序的合理性,模拟翅片结构对换热器性能的影响,依据信噪比的田口方法计算了翅片结构对换热器性能的贡献率,提出了适用于本模型的最佳翅片结构。得出:CO_2微通道换热量和压降随着空气侧的翅片间距和翅片高度的增大而减小,随着翅片宽度的增大而增大,翅片厚度的影响较小;翅片结构对微通道气冷器的性能影响的贡献率分别为:翅片高度42.45%,翅片间距25.73%,翅片宽度24.32%,翅片厚度为7.50%;最佳翅片结构为:翅片高度8 mm,翅片间距1.15mm,翅片宽度17.28 mm,翅片厚度0.08 mm。     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

基于遗传算法的热管换热器优化设计

在对热管传热和热阻的关系进行分析的基础上,利用遗传算法进行优化得到了最合适的翅片间距和翅片高度.算例表明这种优化是准确有效的,达到了优化热管换热器性能的目的.     

低气压下翅片管换热器空气侧换热特性的实验研究

为研究低气压环境下翅片管换热器空气侧的换热特性,对不同气压环境下空气侧流速和翅片间距对平翅片管换热器空气侧换热特性的影响进行了实验分析。实验环境气压范围为40～100 kPa,换热器迎面风速为1.0～3.5 m/s,翅片间距2～3 mm。研究表明:实验工况下环境气压40 kPa时空气侧传热因子仅为常压下的30.42%～46.41%;低气压环境空气侧流速和翅片间距对空气侧换热的影响趋势与常压数据基本保持一致;不改变换热器结构,环境气压的变化仅影响空气物性,而对空气的流动状态的影响不大;翅片间距影响随Re的减小和环境气压的降低而减弱,两种翅片间距模型空气侧传热因子平均差异在环境气压为100 kPa时为12.07%,40 kPa时缩小为3.00%。     

用于电子元件散热的集成热管换热特性研究

本文对应用于电子元件散热的热管换热器在不同的加热功率、不同风量情况下的传热特性进行了实验研究，从而得出换热量、总热阻、翅片表面阻力系数、换热系数、总热阻与加热功率及风道内空气肫数的关系，并与市场上的SP-94型热管散热器及传统纯铜散热器进行了比较，发现该热管换热器无论是散热量、平均换热系数还是总热阻都有明显的优势。因此，这种散热器在实际工程应用中必将有着广泛的潜力。     

汽车水散热器设计软件开发

为了降低散热器的设计成本并提高计算精度,利用PowerBuilder开发了汽车水散热器设计软件,其计算功能包括校核计算、翅片间距优化计算、翅片高度优化计算、管长优化计算及管排数优化计算。对比分析试验表明:计算结果具有较高的精度。计算分析翅片间距、开窗角度、风速及冷却液中乙二醇百分比对散热器性能的影响。研究表明:减小翅片间距及增大风速可提高换热性能;减小开窗角度可降低风侧阻力;增大乙二醇百分比可降低冷却液出口温度。     

管外冷凝强化换热管的结构及发展趋势

介绍了各种类型的管外冷凝强化换热管,分析了其强化机理及结构特点,并总结得出:管外冷凝强化管的换热系数与管型有关,且各管型的结构参数对强化传热具有重要的作用.对国内外管外冷凝强化技术研究工作进行分析,结果表明,目前管外冷凝强化换热管的研究主要集中于翅片形状、翅片密度、翅片高度等结构参数对换热性能的影响.强化换热管的冷凝传热性能不仅与翅片结构参数有关,而且也与管材的表面特性和导热系数有关.管外冷凝强化换热管的研究重点是开发新型三维结构翅片的双侧强化管并研究其传热关联式,以及研究不锈钢等低成本材料制造的强化管换热管的传热性能和强化结构的优化.     

基于ANSYS技术的CPU热管式散热器换热规律实验研究与数值模拟

CPU的工作温度是判断CPU性能的一项重要参数,为克服解析计算求取CPU温度精确值的困难,利用ANSYS有限元软件对热管式散热器与普通翅片散热器进行了热特性分析,模拟计算出稳态温度场分布,以及不同功率下CPU中心点的换热特性。研究结果表明,在稳定状态时,热管式散热器较普通翅片散热器具有极强的热传导性能;在CPU高功率工作时,普通翅片散热器CPU温度超过85℃无法满足换热要求,而热管式散热器CPU温度低于75℃,完全达到换热效果;模拟计算值与实验值最大相差4．1℃,应用数值模拟的方法研究CPU热管式散热器换热特性是可行。     

关于地埋管换热数值解的探讨

本文用数值的方法对地源热泵系统中垂直单U形地埋管换热器的稳态导热进行了计算,通过对不同管材和不同U管间距的计算,发现管材的导热系数对整个传热影响较大,且两U形管之间的间距增大会强化换热。经对数值计算结果与相应设计规范的比较发现,设计规范推荐公式可满足换热需要。     

分离型热管单管回路传热特性实验研究

分离型热管作为高效的非能动传热元件,在工业领域得到了广泛的应用。本研究以氨为工质,对分离型热管单管回路开展了实验研究,主要探讨了热源温度与充液率对热管传热性能的影响。实验结果表明:外界热源温度越高,管内工作温度越高,热管换热量越大;氨的沸腾换热系数随外界热流密度增大而增大,实验条件下,最高可达到7 000 W/(m2·K);水平冷凝管壁存在周向温差;在不同的工况下,分离式热管都存在一个最佳充液率,且在一定范围内随着外界热负荷的升高而增大。     

H型翅片椭圆管束传热与阻力特性的实验研究

对H型翅片椭圆管束的管外侧传热与阻力特性进行了模化实验研究,得到了H型翅片椭圆管束的管外侧传热与阻力特性变化规律,分析了横向管间距s_1与纵向管间距s_2对H型翅片椭圆管束传热与阻力特性的影响。研究表明:在研究范围内,随着s_1的增大,管外侧传热性能变差、阻力减小;随着s_2的增大,管外侧传热性能明显变差,阻力明显减小;且纵向管间距s_2对传热与阻力性能的影响比横向管间距s_1更明显。