微通道换热器结露工况下的性能实验研究

微通道换热器因其换热效率高、制冷剂充注量小等特点,被广泛应用于汽车空调,但当其作为家用空调系统蒸发器使用时会因为结露而影响换热性能。该文以微通道换热器为研究对象,针对其结露工况下的换热性能进行实验研究,讨论结露前后空气进口状态参数及迎面风速对其换热性能的影响。通过研究发现,结露对空气进出口压降有很大影响,结露前后压降增幅127%以上;结露对空气侧换热系数同样存在较大影响,换热系数降幅约14.6%。     

CO_2系统微通道蒸发器的研究

研究了将微通道换热器应用于CO_2循环中作为蒸发器的性能和其对CO_2系统性能的影响。实验结果表明,在系统中微通道换热器运行平稳,其在CO_2系统中作为蒸发器换热量可达3.75 kW,热量体积比为6.35×10~4 kW/m~3,微通道换热器制冷剂侧的换热系数最高可以达到8.5 kW/(m~2·K),微通道蒸发器换热效能达到90%以上,同时蒸发器制冷剂侧的压降在40 kPa以内,相对于CO_2跨临界循环的高运行压力,压力损失很小。     

电动汽车空调室外换热器空气侧流动换热模拟研究

采用数值模拟方法对室外微通道换热器翅片侧空气流动换热性能进行仿真计算, 探讨了在制冷工况下,不同百叶窗结构对微通道换热器空气侧传热及流动特性的影响. 结果表明j 因子的模拟结果与实验关联式之间的平均偏差在7.8% 以内,f 因子的平均误差在7.35 % 以内, 符合工程应用要求. 雷诺数较低时, 传热因子j 和阻力因子f 都随Fp 的增大而减小, 雷诺数较高时,Fp 对两者的影响不明显; 随着开窗角度增加换热器换热系数会呈现先增加后减小的趋势, 同时压降会随开窗角度的增大而有所升高.     

入口节流微通道换热器内相变传热特性

设计加工一种带有入口节流结构的铜基微通道换热器,理论分析其传热模型、实验测量微通道换热器内相变换热的传热特性和压力特性。结果表明:换热器内部的热传递过程为其主要换热模式;换热器表面温度随加热热流密度的增大而增大;微通道入口流速对表面温度影响较小;入口工质过冷度线性影响换热器的表面温度。热流密度在不同阶段对换热系数有不同影响,热流密度为360 W/cm~2时,换热器换热系数出现最大值;换热器压降随热流密度和系统流速的增加而增大。     

微通道换热器在CO2制冷循环中的发展及特性分析

首先简要回顾了微通道换热器的发展历程,对前人进行的关于微通道换热器的换热特性研究和数值分析进行了分析,并且对以后微通道换热器性能改进和研究给出具体意见.最终得出结论,认为系统地了解微通道换热器各种各样的几何参数对换热和压降的影响,对于将微通道换热器成功地用于紧凑式换热器是非常重要的.     

结露工况下平行流蒸发器性能模拟研究

通过对百叶窗翅片平行流蒸发器空气侧换热性能进行数值模拟,分析了翅片间距、百叶窗间距和角度对空气侧流动特性、换热性能和结露过程的影响,得到了不同情况下空气侧进出口压降、换热系数及蒸发器表面凝结水量的变化规律。研究表明:百叶窗间距增加导致空气进出口压降增大,空气侧换热系数和蒸发器表面凝水量则随之呈现先增后减的趋势;翅片间距增加造成空气侧进出口压降、换热系数和蒸发器表面凝结水量逐渐减小;百叶窗角度增加使空气侧进出口压降、换热系数和蒸发器表面凝水量逐渐增大。综合考虑,当压降在可以接受的范围内时,可考虑选择较小的翅片间距、较大的百叶窗角度,百叶窗间距范围在1.4mm~1.6mm间为佳。     

微通道换热器复合翅片的传热特性研究

研究了管径对微通道换热器传热性能的影响,并在百叶窗翅片的基础上开发了两种复合翅片。计算结果表明:在同一迎面风速下,1mm管径的百叶窗翅片Nu数分别比1.5mm和1.8mm管径的大4.8%~10.5%和24.6%~25.8%。JF值增加11%~15%和26%~28%,说明管径为1mm时微通道换热器的综合性能更好。与百叶窗翅片相比,百叶窗-三角翼复合翅片的换热系数减小1.9%~5.4%,但压降降低7.8%~12.7%,表明复合翅片是一种高效低阻翅片。     

通断微通道流动特性的数值模拟研究

微通道换热器以其良好换热能力已被广泛地应用于当前的实验研究中,通过数值模拟的方法对通断微通道内的流动特性进行了研究。重点分析了通道结构对微通道内速度分布、压力分布的影响。结果显示,通断通道的整体压降比连续通道增加了17%,当微通道内的雷诺数1 500时,微通道内单相流动达到了旺盛湍流,宽高比对压降的影响消失。通断通道结构下的流动转捩雷诺数600～800之间,比常规尺度下的转捩雷诺数低得多(2 300左右)。通过通道数对流动性能的研究发现,增加通道数,有利于降低整体压降并增加流动稳定性。     

基于CPV 电池散热的射流冲击分形微通道换热器的结构优化

针对聚光光伏(CPV) 电池高热流密度散热问题, 本文提出了射流冲击与分形微通道散热相结合的解决方案, 对其流动和换热进行了模拟. 首先对分形微通道的分形级数进行分析, 四级相比三级分形微通道换热系数只增加了4.62% , 压降却升高了54.37% ; 接着对管道截面形状进行优化, 对圆形截面, 方形渐缩截面和扁管截面内流体的流动进行了模拟, 结果表明在换热量相近的情况下, 扁管拥有最低的压降; 随后对比分叉处倒圆角、 倒角和 Y形三种布置形状, 结果表明 Y 形布置有效地减少了内部流体的涡旋区, 能够在牺牲较少的换热面积的条件下, 将压降降低85 .51 % . 最后在相同水力直径条件下研究单个喷嘴、 均匀喷嘴阵列、 非均匀喷嘴阵列射流冲击分形微通道的换热性能, 模拟结果表明, 非均匀喷嘴阵列分形微通道拥有最佳的换热性能, 且压降降低了25 .99 % .     

基于微通道的热泵空调应用基础研究

微通道换热器具有集成度高、换热效率高及成本低等特点,本文归纳微通道换热器应用于热泵空调时制冷剂充注量、系统COP等性能参数,并与传统热泵空调进行对比,同时还就热泵空调应用微通道时空气侧的阻力与传热的影响因素进行了分析讨论。结果表明,将微通道换热器替代常规换热器,其换热系数及系统COP均有大幅度提升,且缩减了制冷剂充注量,因此将微通道换热器替代常规尺度换热器对于节能降耗意义十分重大。     

微通道换热器大温差条件下流动换热研究

随着高效预冷器在航天航空领域发挥越来越重要的作用,紧凑高效换热器的研究成为了人们关注的热点。本文基于紧凑微通道换热器的几何特征,针对矩形截面平行流道换热器内超临界压力低温流体(氢和氦)在大温差条件下的流动换热现象进行数值模拟研究。通道截面边长小于1 mm,热流体氦和冷流体氢的进出口温差均大于600 K。通道内流体换热系数在顺流和逆流条件下有不同的变化趋势,并出现峰值。换热量随着通道宽度的增大而增大,流动压降随着通道宽度的增大而减小。冷热流体逆流时换热量大,压降较小,但对换热器材料要求较高。     

微通道换热器大温差条件下流动换热研究

随着高效预冷器在航天航空领域发挥越来越重要的作用,紧凑高效换热器的研究成为了人们关注的热点。本文基于紧凑微通道换热器的几何特征,针对矩形截面平行流道换热器内超临界压力低温流体(氢和氦)在大温差条件下的流动换热现象进行数值模拟研究。通道截面边长小于1 mm,热流体氦和冷流体氢的进出口温差均大于600 K。通道内流体换热系数在顺流和逆流条件下有不同的变化趋势,并出现峰值。换热量随着通道宽度的增大而增大,流动压降随着通道宽度的增大而减小。冷热流体逆流时换热量大,压降较小,但对换热器材料要求较高。     

不同纳米流体在微通道内的流动传热特性研究

采用数值模拟的方法研究了不同工质在微通道内流动传热特性的差异。对比了去离子水、纳米流体Al₂O₃/Water、CuO/Water、TiO₂/Water、Cu/Water等工质在微通道内的流动传热特性,并研究了纳米颗粒的浓度对流动换热特性的影响。结果表明：CuO/Water作为冷却工质时的对流换热系数比水增加了9.6%,微通道底面平均温度降低了2.6 K,换热性能明显优于其他几种纳米流体。由于纳米颗粒的加入,纳米流体的粘度比水大,进出口的压降比水大。纳米颗粒的体积分数越大,对流换热系数越大,纳米流体在微通道内的换热性能越好。     

微通道换热研究进展综述

微通道换热器由于其较强的换热性能,较小的体积等诸多优势,而日益受到人们的关注。针对微通道换热性能的研究也越来越多。文中针对微通道换热研究中的沸腾换热,纳米颗粒,通道结构和临界热流密度研究近况进行了综述。     

基于纳米磁流体微通道内流动换热性能研究

为探究磁场强度和肋片高度对微通道内Fe₃O₄-H₂O纳米磁流体流动换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以开放式间断微通道热沉为研究对象,在雷诺数为200到500之间展开数值模拟研究,模拟微通道内流体工质流动换热过程。结果表明：进出口压降随雷诺数的增大而增大,且随着磁场强度的增大,压降的增大趋势愈显著;微通道的换热性能随着磁场强度的增大,呈现出先增大后减小的趋势;通过增加肋片高度,可以有效的提高热沉的传热性能。研究发现,开放型微通道综合换热性能优于封闭型,在所研究的参数范围内,微通道肋片高度达到0.9 mm时,综合换热性能和均温性最佳。     

超临界CO2在螺旋槽管式换热器中的冷却换热

为了研究超临界CO₂(SCO₂)在螺旋槽管式换热器中的冷却换热特性,采用数值模拟方法对比研究了不同热流密度下,SCO₂在不同通道内流动时冷却换热系数和湍流动能。为了更合理地评价各工况下冷却换热的综合性能,从压降和传热系数角度,提出一个综合评价因子EF。研究结果表明：在SCO₂进行冷却换热时,其换热系数主要受定压比热容和湍流动能的影响。当SCO₂在内管通道内流动时,换热系数低,但压降更小,故综合评价因子EF较大。同时,在所研究工况中,存在最佳热流密度值为-40 000 W/m²,使EF达到最大值2.001 26,此时SCO₂冷却换热综合性能最优。     

微通道过冷沸腾实验研究

设计并搭建了以R134a为工质的微通道散热及可视化实验台。对R134a在不同饱和温度、流速、热流密度条件下流经微通道产生过冷沸腾状态时的换热性能进行了实验研究。研究了壁面过热度,质量流速对热沉换热系数和压降的影响,通过结果分析,将整得换热区域分为单相对流、过冷沸腾、饱和沸腾三个区域。并采用基于高速摄像机的可视化技术对微通道内气泡运动状态进行了分析。     

泡沫金属换热器开发及性能研究

根据泡沫金属换热器的结构特点和强化换热原理,采用数值模拟的方法,研究了泡沫金属区域内部流动和传热特性。从阻力特性、换热系数、压降损失等方面分析泡沫金属换热器的换热性能。研究发现,改变泡沫金属换热材料的高宽比、空气流速和孔隙率,都能改变换热器的换热性能。结果表明,泡沫金属可以提高换热器的换热效率,但是压力损失很大,改变孔隙率和泡沫金属结构能够调节其压力损失,提高换热器的综合换热性能。     

双壳程连续螺旋折流板换热器的数值模拟

本文提出了一种新型的双壳程连续螺旋折流板换热器。采用数值模拟方法对双壳程、单壳程连续螺折流板换热器,以及弓形折流板换热器壳侧流动与传热持性进行了对比研究。结果表明,同质量流量和对流换热系数近似相等的情况下,双壳程连续螺旋折流板换热器壳程压降比弓形折流板换热器低17.7%～23.5%,同质量流量和壳程压降近似相等的情况下,其对流换热系数比单壳程连续螺旋折流板换热器高7.1%～12.6%。     

换热器低温结霜工况性能实验研究

利用搭建的换热器低温结霜工况性能实验台,测试了在不同的入口空气温度、湿度、流速等环境参数下,翅片管蒸发器低温结霜工况的结霜量、制冷量、进出口空气侧压降和能量传递系数的变化以及结霜量、制冷量、空气侧压降和能量传递系数等随霜层增长的变化规律,分析了环境参数对翅片管蒸发器性能的影响,为低温条件下换热器动态结霜性能研究提供了更多的实验参考和计算依据。