穿孔型翅片几何结构对换热性能的影响

采用正交试验与数值模拟相结合的方法,针对影响翅片管式制冷换热器翅片表面开孔的3个参数,孔型、开孔几何尺寸及开孔位置,确定了3种优化的穿孔翅片片型.以平翅片作为基础片型,分别将4种翅片用于管式制冷换热器.风洞试验表明,结霜工况下,1.5~5.2m·s-1的试验风速范围内,翅片表面开椭圆孔的翅片管式制冷换热器换热性能最好,其单位面积制冷量、翅片平均表面对流换热系数、压缩机能效比相对平翅片均有明显提高.以风速2.5m·s-1为例,上述各值分别提高了37.8%,79.4%,25.0%.空气流过翅片管式换热器的平均阻力则降低了30.0%.     

变间距对称圆孔翅片管式换热器结霜工况下的节能性能

利用风洞试验装置试验研究变间距对称圆孔翅片管式换热器在结霜工况下的制冷性能。研究结果证明:在迎面平均风速为1.87~4.30 m/s时,在同等试验条件下,变间距对称圆孔翅片管式制冷换热器的制冷量在低风速下比非变间距圆孔翅片管式制冷换热器换热量提高7.6%,当量表面传热系数提高18.26%,阻力减小48.85%,节省21.43%的翅片金属材料。     

空气外掠圆孔翅片管的流动与换热数值模拟

以矩形平翅片作为比较对象,采用数值模拟方法研究了空气外掠三对称大直径圆孔翅片表面的流动与传热性能,获得了不同Re(雷诺)数时矩形平翅片和三对称大直径圆孔翅片表面的速度场、温度场和Nu(努塞尔)数分布.平翅片的模拟结果与实验数据的最大误差小于10%,证明了该模拟方法的正确性.研究结果表明:当气流Re=1 610～6 440时,三对称大直径圆孔翅片的表面传热系数比平翅片提高25%以上.证明该圆孔翅片是一种适用于翅片管式制冷换热器且传热效果优越的片型.     

不同片型组合翅片管式换热器的传热特性研究

为解决在干、结霜工况下空气源热泵室外机因结霜引起的换热性能下降的问题,以翅片管式换热器为研究对象.在模化试验的基础上,采用数值模拟的方法分别对不同片型组合的翅片换热器结霜量、换热与阻力性能以及平均对流换热系数进行分析.研究结果表明,前开孔后开缝的翅片组合方式较全开孔的结霜质量及平均对流换热系数分别最高可提升9％、11％.较前开缝后开孔的相应参数的增幅分别为17.7％、18.37％.     

条形翅片管换热器的性能研究

本文介绍了一种近似计算条形翅片管换热器空气侧换热系数和流动阻力的方法,换热系数是用条形和平翅片处换热系数按面积加权平均的方法来求得的。这种计算方法与试验结果比较吻合。通过对国内生产的条形翅和平翅片(进口边缘有波纹)管的试验表明,在相同迎面风速(w_f=1.8m/s)和片距下,条形翅片管换热器的传热系数比平翅片管换热器约高50%,但相应的流动阻力仅增加25～30%。因此,对条形翅片管换热器可采用较大的片距(每10mm4～5片)或比平片更少的排数,这样不仅可以在相同的空气阻力下传过更多的热量,而且还可以大大地节约翅片材料。     

开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟

对2排X型双向开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验研究, 在实验的 Re范围内得出了传热和阻力的性能关联式及特性曲线.比较得出,开缝翅片的传热性能远高于平直翅片,与单向开缝翅片相比,X型双向开缝翅片的性能更好.通过数值模拟得出了 X型双向开缝翅片的效率计算曲线.应用场协同原理,对数值模拟得到的气流在2片翅片之间的温度场、速度场、对流换热系数及压降在流动方向上的沿程变化进行了分析.结果表明,开缝翅片有效强化传热的根本原因是翅片开缝后改善了速度和温度梯度的协同性.     

高翅片管传热及阻力特性实验研究

在风洞实验台上对整体轧制的平片高翅片管和波纹高翅片管进行传热实验.在相同风速下,波纹高翅片管的换热效果是平片高翅片管的1.2倍左右.拟合出努塞尔数和雷诺数的准则关系式,波纹高翅片管实验关联式计算值与实验值的平均偏差为5.9%,平片高翅片管实验关联式计算值与实验值的平均偏差为3.8%.在相同风速下,阻力也相应增加1.1倍左右.拟合出阻力系数与雷诺数的准则关系式,波纹高翅片的实验关联式计算值与实验值的平均偏差为6.5%,平片高翅片管的实验关联式计算值与实验值的平均偏差为4.9%.     

析湿工况下亲水层对开缝翅片管换热器空气侧换热压降特性影响分析

对附带亲水层和没有附带亲水层的开缝翅片管换热器在析湿工况下的空气侧特性进行了实验研究,分析了亲水层对空气侧换热和压降特性的影响.实验结果表明:析湿工况下亲水层使翅片管换热器空气侧的换热特性减弱,风速和翅片间距越小时,减弱程度越强;对于相同结构参数没有亲水处理过的翅片,亲水处理过翅片的空气侧换热系数降低的最大值可达到25.4%;亲水层对降低空气侧的压降则有显著作用,降低的最大值可达到51%;附带亲水层与未附带亲水层开缝翅片管换热器析湿工况下,空气侧换热系数比和压降比关联式的平均误差分别为5.6%和8.4%,在±15%误差范围内分别能涵盖93.4%和84.2%实验数据.     

翅片管强化方腔蓄冰性能的数值研究

为了研究管外耦合纵向翅片对制冷管蓄冰性能的强化作用,基于enthalpy-porosity方法建立了考虑自然对流条件下矩形腔内耦合纵向翅片的制冷管外蓄冰过程非稳态模型,并进行了数值求解.探讨了自然对流对蓄冰过程的作用机理,明确了翅片管的强化作用,分析了翅片材质及结构参数对蓄冰强化作用的影响.研究表明,受到自然对流的影响,矩形腔内的主流区域出现新的对流涡,液相区出现流动反转现象.冷媒温度-10℃、初始温度4℃条件下,相同蓄冰时间内,在制冷管的外表面上耦合纵向翅片可以在制冷光管的基础上将蓄冰量提升88.3%~260.1%.随着翅片高度和翅片数量的增加,得益于传热面积的增大,蓄冰量呈现近似线性增加.此外,翅片厚度的增加对蓄冰量的增益小于翅片高度与翅片数量增加的影响.     

翅片管式换热器空气侧流动及换热性能的数值模拟

借助CFD软件对3种不同类型的翅片管式换热器(平直翅片、均匀波纹翅片和倾角渐增波纹翅片)的流动传热性能进行了三维数值模拟计算,得出了在不同入口风速下各流域中心面的温度场、压力场和速度场分布图,计算出各翅片表面在不同风速下的平均传热系数和阻力系数,并与相关实验数据对比,证明该数值模拟的正确性.研究结果表明,倾角渐增波纹翅片的平均努谢尔数比平直翅片的高13.8%~29.3%,比均匀波纹翅片的高5.5%~10.3%,其强化传热效果显著.     

在辐射和对流条件下肋片传热的研究

本文研究了在辐射和对流条件下梯形肋片的传热,应用四阶龙格-库塔法和牛顿-拉伐森迭代法进行数值求解,得出肋片沿肋高方向的温度分布;进一步分析了导热系数、辐射率、肋根温度、肋高和肋间距等参数对肋片传热的影响。比较了考虑辐射矩形肋、三角形肋和不考虑幅射的梯形肋的传热情况。结果对工程设计具有重要意义。     

摩托车发动机汽缸散热肋片的散热量增值

为了增强散热性能，常将环行肋与摩托车发动机汽缸整体锻造在一起。针对对流系数是常数和忽略辐射的情况，分别改变散热肋片的数目以及长度，计算了对外散热量的增加值。并且分别绘制出散热量与散热肋片数目和长度的关系曲线，对工程中散热肋片的选择有一定的实际意义。     

热特性参数可变时环形肋片传热的最优化研究(Ⅰ) 不同截面环肋传热的比较

环形肋片被广泛使用在热交换设备上以增强传热。因此有必要对肋片传热的最优化进行研究,它可以分成两类:在给定的传热量下确定最小的肋片体积; 或者是在一定的体积下确定肋片的最大传热量。本文只研究后者情况。首先对热特性参数可变时的环肋进行研究,在相同体积下,分別确定矩形截面、梯形截面、拋物线形截面和双曲线形截面等几种不同截面形状环肋的最大传热量。     

强制对流翅片管式换热器结霜性能的研究

建立了恒流条件下的强制对流翅片管式换热器的结霜模型，并用实验结果验证了模型的可靠性．将结霜模型和风机性能曲线联合起来考虑，在更加切合实际的情况下，模拟了换热器在结霜工况下的热力性能．研究发现，换热器结霜引起了翅片效率、空气流通率及翅片性能的显著降低，同时还伴随着空气侧压力降上升．讨论了改变风机类型、翅片间距以及翅片厚度在内的几种设计参数对结霜性能的影响．     

环形内肋片圆管层流脉冲流动强化对流换热数值分析

为了解环形内肋片圆管中脉冲流动强化对流换热的机理,该文对这一现象进行了数值研究。数值计算结果表明:与具有相同Rem时的稳定流动相比,脉冲流动可使对流换热强化一倍以上,其强化效果与振荡频率、肋片高度和肋片间距有关;最佳量纲1振荡频率在400到1000之间,并随着Rem的增大而增加;对流换热强化的原因在于脉冲流动使由肋片引起的涡旋更加激烈,速度场和温度梯度场之间的协同性更好。     

管壳式冷凝器内低螺纹管的凝结传热模型

以蒸气在垂直壁面和水平圆管上的凝结传热特性为基础，建立了蒸汽在基管，翅片及翅顶上的凝结传热模型，对影响低螺纹管传热的结构参数翅片间距，翅片夹角以及当量翅高进行了计算分析，进而建立了低螺纹管管簇的凝结传热模型，得出了低螺纹管管簇的平均冷凝传热系数与管排数和管列数之间的关系式。     

三种大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片形式以及管排数对空气侧强化传热的影响，分别对9排和12排带平直、开缝、纵向涡3种翅片形式共6个翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究，发现开缝翅片管换热器的传热性能高于带纵向涡翅片管换热器和平直翅片管换热器，但阻力相应也增加，带纵向涡发生器的翅片传热性能略低于开缝翅片，但阻力却只比平直翅片稍大，这表明采用这种翅片形式可获得较好的综合性能．不同管排数的同一片型换热器的努塞尔数及阻力因子相差很小，可以认为与管排数无关．在试验的雷诺数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式，可为相关的理论研究和工程应用提供参考．     

排数对矩形翅片椭圆管束换热的影响

本文采用质热比拟技术，对矩形翅片椭圆管翅片表面的局部和平均传质系数进行了实验研究，由翅片表面局部传质系数的测量可以看出，管排数对翅片表面尾部回流旋涡区面积影响较大；第一排管换热系数比稳定值约低２０％，Ｒｅ数较大时，第二排管Ｓｈ数约高于稳定值６％。