垂直管内R113降膜蒸发传热试验研究

为研究降膜蒸发换热特性,在进口质量流量为0.0121~0.0225 kg/s,热通量为1.02~3.35k W/m2的试验参数范围,对R113在垂直管内的降膜流动蒸发传热特性进行了试验研究。结果表明:出口蒸汽质量流量与热通量密切相关,随着热通量的增加,出口蒸汽质量流量逐渐增加;换热系数随着进口质量流量的增加呈现先增加而后减小的变化规律,增加进口质量流量在一定范围内能增强换热;在较小进口质量流量下,增大热通量不利于换热,在较大进口质量流量下,传热系数随着热通量增加先增后减,存在某个临界值使得降膜蒸发换热效果最好。     

水平管喷淋式降膜蒸发及其强化的研究

本研究包括三个部分:(1)采用电加热方式研究水平管外降膜蒸发;(2)采用蒸汽加热方式研究水平管外降膜蒸发;(3)研究水平管内的蒸汽冷凝。本实验除了对光滑管进行传热研究以外,还采用多孔表面管以强化蒸发侧的传热,在管内壁插入线圈以强化冷凝侧的传热。研究结果表明,水平光滑管降膜蒸发时的传热系数比垂直光滑管以及池式沸腾管的都高得多。而多孔表面水平管的蒸发膜系数又比光滑水平管的高100～50%,其值高达40kW/m~2·℃。水平管外壁为多孔表面时,内壁附有线圈的总传热系数要比内壁为光滑面的高17%,而压力降只高20%。     

布液器入口参数对竖直管外降膜流动特性的影响

布液器是实现液体降膜的关键部件,为了改善竖直管外降膜的布液效果,试验研究了布液器上方静液柱高度及布液器与布液管间环隙间距对降膜流量、雷诺数、流量系数以及液膜厚度的影响。通过研究发现:降膜流量和雷诺数随着环隙间距的增大呈线性趋势增加,但受静液柱高度影响较小,为了避免换热管外有"干斑"出现,降膜雷诺数应保证在1 000以上,同时布液器环隙间距不应小于0.5 mm;流量系数随着环隙间距的增加而增大并趋于稳定,但随着静液柱高度的增大,流量系数却有所下降,表明静液柱高度的增加会增大布液器出口的局部阻力,不利于布液;布液器出口处液膜厚度与布液器环隙间距直接相关,环隙间距越大,出口处膜厚越大;而布液器出口到液膜流动稳定这一过渡段内液膜厚度是逐渐减薄的,且随着环隙间距的增大膜厚变化幅度也逐渐变大;此外,布液器出口处的波动强度不受布液器入口参数变化的影响。     

绕管式换热器壳侧液体降膜流传热特性分析北大核心CSCD

为研究绕管式换热器壳侧传热特性,建立了以丙烷为模拟工质的三维液体降膜流传热模型,进行了不同流动工况下液体降膜流的传热数值模拟,分析了雷诺数、液相入口温度、换热管壁温、壳侧工作压力对绕管式换热器传热性能的影响。结果表明,流动工况对绕管式换热器的传热性能有显著影响;对于液体降膜流,传热膜系数随着雷诺数增大而增大,同时相同雷诺数时,随着换热管管层下降传热膜系数逐减减小;当液相入口温度升高时,传热膜系数增大,液相入口温度升高0.2 K时,平均传热膜系数升高约15%;当管壁温度与饱和温度间的温差较小时,升高管壁温度传热膜系数有明显增加,当管壁温度与饱和温度温差较大时,传热膜系数变化不显著。对于丙烷,工作压力增大时,液体降膜流的传热膜系数减小,当工作压力从0.2 MPa增大到0.3 MPa时,传热膜系数降低10%~15%,当工作压力从0.3 MPa增大到0.4 MPa时,传热膜系数降低约5%。所得结果可为绕管式换热器工艺设计提供参考。     

R410A和R22在一种内螺纹强化管管内蒸发性能研究

为了研究单管管内蒸发性能,搭建了管内蒸发性能实验台,用隔膜泵代替了传统压缩机作为系统动力。研究了在冷却水量0.6m3/h,0.8m3/h和1.0m3/h下,9.52mm内螺纹管内10℃蒸发的制冷剂侧换热性能。结果表明,R22和R41OA的总换热系数,换热系数hr和压降均随着制冷剂流量的增加而增加,在小质量流量下,R410A比R22有更好的换热性能,看起来可以替代R22。但当制冷剂流速增大到300～400kg/(s.m2)时,R22的换热系数增加显著,而R410A趋于平缓,所以在大质量流量下,R410A没有R22换热性能好,替代工作仍待研究。     

润滑油对R32在水平光管内流动沸腾换热特性及压降的影响

对R32在φ5mm和φ7mm的水平光管内的流动沸腾时,润滑油对换热与压降特性的影响进行了试验研究,试验的质量流量范围为100~500 kg/(m~2·s),润滑油的含量在0~5%之间。结果表明,沸腾换热系数随着质量流量的增大而增大。在低干度区,换热系数随干度的增大而增大,当干度达到0.7~0.8时,换热系数达到最大。随着润滑油含量的增大,局部换热系数在减小。压降随着管径的减小和质量流量的增大而增大。润滑油含量的增大,导致压降的增大。在5mm管内,润滑油含量对换热系数和压降影响比较明显。     

CO_2/润滑油混合物在水平管内流动沸腾换热的试验研究

为了测试润滑油对CO2流动沸腾换热特性的影响,以指导CO2换热器的设计,对CO2/润滑油混合物在水平管内的流动沸腾换热系数进行了试验研究,试验工况质量流量为2.74~5.61kg/h,热流密度为3.2~5k W/m2,测试段入口干度为x=0.2~0.5,蒸发温度在-4~8℃之间,选择PAG作为润滑油,浓度为0~6%。试验结果表明,润滑油浓度越大,CO2的局部换热系数越小;润滑油浓度较低时(<3%),换热系数下降较大,再增大含油量,换热系数下降的趋势减缓。增大蒸发温度可以延迟干涸的发生,相反地,大的热流密度和质量流量可以使管内提前出现干涸。CO2/润滑油混合物的换热系数随蒸发温度的升高而增大,随热流密度和质量流量的增大而减小。     

喷淋水膜对半椭圆管壁面温度分布影响

搭建单根半椭圆管水平降膜换热性能测试装置,试验研究不同热流密度、喷淋密度对降膜换热过程的管外壁面温度分布和变化的影响。结果表明:无喷淋情况下,沿着圆周向角从0°增加到150°,管外壁面温度均匀;喷淋情况下,管外壁面温度明显降低,不同圆周向角的管外壁面温度分布不一致。随着热流密度的增加,管外壁面温度分布不均匀性增大,壁面温度变化率变化不明显。随喷淋密度的增加,管外壁面温度先减小后增大,存在最佳喷淋密度,使得管外壁面温度降低量最大。     

R410A在水平双侧强化管外的冷凝换热特性试验研究

对非共沸制冷剂R410A在一根水平光管和2根25.4 mm水平双侧强化管管外冷凝换热特性进行研究。分别研究在变入口水温和变水流量的条件下,制冷剂的管外冷凝换热特性。利用Wilson图解法和Wilson-Gnielinski法计算管外冷凝换热系数,并分析两种处理方法所得到的管外冷凝换热系数的差异,最后根据Nusselt管外关联式推出强化管管外冷凝换热关联式。试验研究表明:光管管外冷凝换热系数随入口水温的升高而升高,而2根双侧强化管则与之相反;光管和强化管的管外冷凝换热系数都会随着水流量的增大而增大;并随着饱和温度的升高而增大。双侧强化管EX1平均管外冷凝换热系数为光管的6.5倍,而EX2平均管外冷凝换热系数为光管的6.1倍,EX1的冷凝换热较EX2提升了6%。     

EXV开度对纯电动汽车热泵空调性能的影响

基于搭建的电动汽车热泵空调系统性能试验台,详细研究了EXV开度变化对系统的冷凝和蒸发压力、过冷度、热泵出风温度、制热量、压缩机功耗和性能系数COP的影响。结果表明:在压缩机转速、冷凝器进风温度和风量一定的条件下,随着EXV开度增加,冷凝压力减小而蒸发压力变化较小,过冷度、制热量和热泵出风温度均呈减小并当EXV开度增大到一定程度后减小幅度变缓,压缩机功耗先减小后基本维持不变,系统COP先增大后减小;冷凝器出口过冷度较大时,通过改变EXV开度可有效调节热泵出风温度,且在开度较小时增大EXV开度有利于获得较高的COP。研究结果可为纯电动汽车热泵空调系统性能的调节和控制策略制定提供参考。     

热水型溴化锂制冷机喷淋式发生器性能试验研究

采用试验分析的方法研究了溴化锂溶液喷淋密度、溶液浓度对喷淋式发生器传热传质的影响。试验结果表明,在喷淋发生器的溶液侧传热系数随着喷淋密度增大而增大,但冷剂水蒸汽量并非一直增加,达到最大值后会逐渐下降。喷淋发生器的溶液传热系数随着溴化锂水溶液浓度的增加而减小,当浓度小于50%时两者为线性关系,当浓度大于50%时两者为非线性关系。     

Experimental study on heat transfer characteristics of water-spray-bed heat exchanger

An experimental study was conducted on a water-spray-bed heat exchanger to investigate the heat transfer characteristics. A laboratory-scale test rig was built and its heat transfer characteristics were investigated with respect to various design and operation parameters such as the water spray flow rate, exhaust gas flow rate and number of tube rows. It was found that the implementation of the water spray increased the heat transfer rate to about 1.3 - 2.2 times that of a heat exchanger without water spray, although with a slight increase in the pressure loss. It was thus confirmed that the water spray was effective for enhancing condensing heat recovery from an exhaust gas.

     

开孔折流板对列管式换热器传热性能的影响研究

针对由传统弓形折流板结构带来的壳程流动死区,从而引起的流动阻力大、传热效率低等问题,本文对折流板进行开孔,通过数值模拟的方法研究开孔折流板结构对列管式翅片换热器壳侧流体流动、传热及阻力性能的影响。研究发现,折流板开孔后,壳程流动死区明显减小,壳程传热系数及压降同比开孔前降低了;综合换热性能同比开孔前提升了。壳程压降随开孔率及板间距的增大而减小,壳程努塞尔数Nu随板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现,开孔率x=0.229、折流板间距H=85 mm的列管式换热器综合传热性能最佳。     

蒸发式冷凝器管外水膜与空气传热性能及机理的研究

建立了蒸发式冷凝器实验平台,测试了不同喷淋密度及迎面风速对管外水膜与空气传热与阻力性能的影响,结果表明管外水膜与空气传热受迎面风速的影响较大,而受喷淋密度影响较小。得到了管外水膜与空气传热系数计算式,最大相对标准偏差为12.2%,进而分析了蒸发式冷凝器中水膜与空气的传热机理。     

板式蒸发式冷凝器传热性能试验研究

搭建了板式蒸发式冷凝器传热性能试验平台,对影响板式蒸发式冷凝器传热性能的主要因素———喷淋水流量、风速、汽液流向以及工艺流体进出口位置进行试验研究。结果表明:空气与水并流时传热效果最好、逆流次之、错流最差;板内冷凝压力随冷却循环水喷淋密度、风速的增大而减小;在各自最佳风速,不同汽液流向操作下,蒸汽对角进出时的热流密度均比蒸汽同侧进出时大。     

钢管控制冷却物理模拟平台的建立及传热边界条件的确定

目前关于钢管控制冷却的研究没有专门针对其关键问题传热边界条件进行深入分析。为此基于钢管热机械控制工艺实际,建立钢管控制冷却全尺寸物理模拟平台,测定28CrMoVNiRE油井管在水量11.4 L/min、气压0.2 MPa,水量11.4 L/min、气压0.3 MPa和水量18.0 L/min、气压0.3 MPa三种不同气雾控制冷却条件下的冷却曲线,通过反传热法计算钢管表面的热流密度和换热系数,分析钢管在气雾控制冷却条件下的传热边界条件。结果表明,影响钢管气雾控制冷却传热的关键因素是气水混合比,其最佳值为6～7;换热系数随温差ΔT的下降依次经历高温慢速增加阶段、中温稳定阶段和低温快速增加阶段。采用有限元正算法,验证了反传热计算结果的可靠性。钢管控制冷却后细化的微观组织验证了气雾控制冷却物理模拟技术的可行性。钢管控制冷却传热边界条件的确定对于实现钢管在线气雾控制冷却工艺具有重要的指导意义。     

Thermal performance analysis of heat exchanger for closed wet cooling tower using heat and mass transfer analogy

In closed wet cooling towers, the heat transfer between the air and external tube surfaces can be composed of the sensible heat transfer and the latent heat transfer. The heat transfer coefficient can be obtained from the equation for external heat transfer of tube banks. According to experimental data, the mass transfer coefficient was affected by the air velocity and spray water flow rate. This study provides the correlation equation for mass transfer coefficient based on the analogy of the heat and mass transfer and the experimental data. The results from this correlation equation showed fairly good agreement with experimental data. The cooling capacity and thermal efficiency of the closed wet cooling tower were calculated from the correlation equation to analyze the performance of heat exchanger for the tower.     

R410A在内螺纹强化管管内冷凝的传热性能试验研究

为了研究水平强化单管的管内冷凝性能,搭建了实验台。研究了在冷却水量不变的情况下,R410A在不同冷凝温度(35℃和40℃)和不同管径(5mm和9.52mm)下的换热情况。结果表明:总换热系数和压降随工质质量流量的增大而增大,质量流量对管内换热系数影响不是很大。冷凝温度40℃,5mm铜管的换热系数最高;冷凝温度40℃,9.52mm铜管的压降最小。     

Effect on boiling heat transfer of horizontal smooth minichannel for R-410A and R-407C

An experimental study of boiling heat transfer with refrigerants R-410A and R-407C is presented. The present paper is focused on pressure drop and boiling heat transfer coefficient of the refrigerants inside a horizontal smooth minichannel. To evaluate the diameter size effect on pressure and heat transfer characteristics, minichannels with inner diameters of 1.5 mm and 3.0 mm and with lengths of 1500 mm and 3000 mm respectively are used. The pressure drop increases with mass flux and heat flux for both inner tube diameters and for both the refrigerants. The pressure drop of R-407C is higher than that of R-410A, but the heat transfer coefficient of R-410A is higher than of R-407C at the low quality region. The heat transfer coefficient in the tube with an inner diameter of 1.5 mm is higher than that of 3.0 mm diameter tube at the low quality region. The comparison of present heat transfer coefficient with the predictions of some previous correlations shows a large deviation. Therefore, there is a necessity to develop a new correlation.