水平管降膜蒸发器的管束列数优化数值模拟

基于分布参数方法,对大型制冷系统中水平管降膜蒸发器的换热特性进行管束列数优化数值模拟,计算了饱和液态制冷剂HFC-134a在水平铜管束外的流动蒸发换热特性,并考虑不同降膜管束列数和蒸发器中的满液管排数对蒸发器换热特性的影响,提出采用质流场均匀性因子来评价降膜蒸发器的换热性能.结果表明:在满液管排数一定的情况下,降膜蒸发器的管束布置列数越少,则降膜传热管外干斑面积越小;质流场均匀性因子越大,蒸发器换热特性越好.     

采用分布参数模型的CO2微通道蒸发器数值模拟

采用有限元分析方法为跨临界CO2空调系统的微通道蒸发器建立了二维分布参数仿真模型,比较分析了适用于不同制冷剂侧的换热关联式,并为此提出了一种修正的换热关联式,以期为微通道蒸发器模型能够获得很好的预测结果.模型中考虑了干、湿工况以及制冷剂进出集液管产生的压力损失对制冷剂侧换热和流动特性的影响.对比分析得出:微通道蒸发器的制冷量和压降在制冷剂侧仿真、实验的相对误差分别小于8.2%和10%,表明所建模型可作为CO2微通道蒸发器的优化设计的理论依据.     

车用微小通道蒸发器一维仿真与试验

通过蒸发器制冷能力、通风阻力、蒸发器内阻一维仿真结果与试验值比较,发现制冷剂侧两相换热区、过热区、空气侧分别采用已有的换热关联式计算时,计算值与试验值吻合度较好,误差控制在5%以内.研究了百叶窗翅片的百叶窗开角、翅片间距、翅片高度以及扁管的通道宽度、通道数对蒸发器性能的影响.对蒸发器进行了结构优化,选取了一个综合性能最优的方案,使得通风阻力下降19%,蒸发器内阻下降8.4%,制冷能力提高130W.     

三层多孔板电除尘器气流均布数值研究

气流分布均匀性对电除尘器粉尘脱除效率有着十分重要的影响,通过计算流体动力学软件Fluent对某电厂1 000 MW级机组电除尘器气流均布特性进行数值模拟研究,其中多孔板简化为多孔介质模型,流场的模拟采用k-ε双方程,数值计算采用SIMPLE算法,结果表明,在电除尘器入口喇叭口处设置三层多孔板,且开孔率设置为50%、30%、30%,气流均布性最佳;进口流速为6 m/s时,电除尘器气流均布满足合格要求,并对比了有无灰斗挡板对气流均匀性的影响,发现灰斗挡板可以有效减小灰斗内部涡流现象,提高粉尘脱除效果。     

电极结构对电流体运动的影响

为了研究电极结构的变化对除尘器中电晕放电产生的二次流与主流一次流耦合后形成的流场以及电场分布的影响，设计了线-传统板与2种不同结构的线-开孔板极配方式.在建立电晕放电和流场的多物理场耦合数值模型的基础上，利用COMSOL软件模拟研究了3种不同极配方式下的电除尘器通道内的电场与流场特征.模拟结果表明：电极结构对除尘器内部近板电场及流场分布影响较大.新型开孔板的近板电场强度高于传统板，随着入口流速的增大，离子风对除尘器通道内流场的扰动逐渐减小.结果同时表明孔结构能有效降低近收尘极板流速，在入口流速为0.5 m/s时，新型开孔板近板风速相比传统板分别降低了14.58%和15.62%,入口流速为1.0 m/s时，近板流速分别降低了19.94%和20.20%.这一结果表明新型开孔结构能有效减小收尘极板附近流速，减少二次扬尘，提高除尘效率.     

T型微通道内气泡生成大小影响因素研究

采用流体体积函数（VOF）方法,对T型微通道中气泡形成过程进行数值模拟研究,根据气泡形成机理,分析了气液流速、流体性质和微通道尺寸等因素对生成气泡大小的影响。研究结果表明,T型微通道内生成气泡长度随气体份额的增加呈指数增加趋势,而在相同气体份额下气液流速对气泡长度影响不大;比较而言,液体粘度和表面张力对生成气泡大小的影响较小,当液相表面张力从0.072 N·m-1降低到0.01 N·m-1时,T型微通道内生成气泡的长度减小了18%,主要是因为在阻塞阶段,最大颈部宽度和塌陷时间减小了;气泡长度随微通道直径的增加而增大,而气泡的无量纲长度基本不受微通道直径的影响。     

制冷系统蒸发器结霜特性数值模拟

为了深入分析制冷空调系统运行性能和合理确定融霜周期,需要研究蒸发器表面的结霜过程和霜层厚度的变化过程.根据传热传质过程基本理论和相关的经验公式,建立了蒸发器外表面水蒸汽传质及霜层生长过程数学模型,对某类翅片管式蒸发器外表面结霜过程及霜层厚度变化过程进行了数值模拟,并分析了外界参数变化对结霜厚度的影响.     

制冷剂充注量对微通道蒸发器房间空调器性能影响的试验研究

在一台3HP分体落地式房间空调器壳体和风机等其他条件不变的情况下,将全铝微通道蒸发器替代铜铝翅片管蒸发器,对不同制冷剂充注量下微通道蒸发器房间空调器的性能以及微通道蒸发器制冷剂配液分布进行了红外成像试验研究.试验结果表明:微通道蒸发器房间空调器随着制冷剂充注量的增加,输入功率小幅上升0.27 kW,整机性能在充注量为2.3 kg时达到最优,制冷量和能效比呈现出先增大后减小的趋势,后者较前者由大变小的转变点有所滞后.红外成像结果同步反映出微通道蒸发器分液效果呈现出先变好后变差的趋势.与房间空调器原机铭牌参数相比,最佳充注量试验样机的制冷量增加2.50%,能效比高出2.84%,制冷剂充注量减少9.80%.     

三角形微通道中环状冷凝过程的数值模拟

建立了三角形微通道中环状冷凝的一维稳态模型,给出了等边三角形微通道中环状冷凝过程的液相毛细半径沿轴向的变化曲线.计算发现,在等边三角形微通道中,气液界面毛细半径先沿程急剧增加,然后趋向平缓,最后再急剧上升,且毛细半径的平缓段占据了绝大部分冷凝段总长度.在接触角和通道热流密度较小或者通道水力直径和入口蒸气压力较大时,冷凝段长度较长.在冷凝过程中,流速和液相压力沿程变化剧烈.该模型较好地解释了三角形微通道环状冷凝机理,并能用于估算冷凝过程的部分参数,为进一步推导更完善的微通道冷凝模型奠定了基础.     

袋式除尘器流场动态测试及优化

采用热线风速仪及建立袋式除尘器实验装置对袋式除尘器内部流场气流分布进行测试,应用CFD对其气流分布进行数值模拟与实验对比。利用计算机模拟诊断得出流场分布不均匀产生的原因,提出流场改进措施及结构优化参数。研究结果表明:流场的不均匀性主要是入口风速过高和袋室的结构不合理造成的;计算机模拟结果与实验结果基本吻合,表明用CFD模拟方法替代试验进行流场的研究是可行的。     

冰蓄冷柜式空调系统的充冷过程模拟

分析了多室内蒸发器的冰蓄冷柜式空调系统的流程和性能优点 ,建立了蓄冰槽充冷过程的数学物理模型 ,对换热管的每一个管段 ,根据热阻网络建立了描述其换热过程的差分方程组 .对方程组的求解得到了系统充冷过程的描述 ,揭示了该系统在制冰充冷过程中各参数之间的耦合关系和变化规律 .通过对蓄冰槽的充冷过程的模拟计算 ,可以看出在制冷剂干度超过 0 .6时 ,干度的增加将显著降低管内换热系数 ,从而明显地延缓充冷过程 .因此 ,可采用在制冰的中间过程中调换制冷剂的入口和出口来增加管外结冰的均匀性和提高结冰过程的性能 .此外 ,适当降低带蒸发器蓄冰槽的蓄冰率是合宜的     

R417A在水平光滑管和内螺纹管中的流动沸腾换热

对非共沸混合制冷剂R417A在外径为9.52 mm的水平光滑管和2种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热进行实验研究,分析讨论了制冷剂质量流速、热流密度、干度、强化管参数对换热系数的影响规律和影响机理.实验结果表明:换热系数随着质量流速的增大而增大.在以对流蒸发占优势的换热区,热流密度对换热系数的影响较小;换热系数随着干度的增大先呈现出增大趋势,增至高峰值后又迅速下降,高峰值随热流密度的增大和质量流速的减小向干度较大的方向移动;内螺纹管能有效强化制冷剂的流动沸腾换热,R417A在2种内螺纹管中的换热系数分别比在光滑管中高出130%~210%和150%~270%.     

基于分布参数模型的满液式蒸发器性能模拟

基于流动沸腾换热的Chen氏加和模型，建立了满液式蒸发器分布参数的热力计算模型．采用分相流动模型计算制冷剂横掠管束的两相压降，考虑了压降对制冷剂饱和温度的影响；对于流程上下布置的满液式蒸发器，模型计算了制冷剂流量沿轴向的分布，改进了前人忽略制冷剂流量轴向分布对蒸发器性能的影响．应用该模型对一水平布置、2流程、采用强化管的满液式蒸发器进行了性能计算，热负荷的计算值与试验值吻合良好．同时，研究了不同管型、不同流程布置对满液式蒸发器性能的影响．     

冰箱毛细管出口气液两相流理论

利用计算流体力学商业软件,建立锥形管内部气液两相流模型,对制冷剂喷射现象进行仿真研究;考察湍流强度、压力和流速沿流动方向的变化情况及流场分布情况。结果表明:喷射流场在进入锥形管20 mm内呈现出较强的湍流现象,其后流场渐趋平稳,锥形管进口段流动呈现出极大的不稳定性;制冷剂在毛细管出口10 mm内压力稍上升,随后迅速下降;建立的计算模型能够较好地预测管内流动状况;由于管截面均匀变化,高速喷射流体冲刷管内低速流体没有引起涡流现象,表明锥形管具有稳定流场的作用。     

水平加热管束间三维汽液两相流特性的研究

针对卧式火管式蒸汽发生器的结构特点,对水平加热管束间的三维汽液两相流特性进行了实验研究。用单探头和三探头单纤光导探针分别测定了加热管束间的空泡份额分布和汽相速度分布。开发了三维汽液两相低雷诺数湍流漂移数学模型和相应的数值计算方法。为计算漂移数学模型中的汽相速度,综合考虑了重力和流体本身的加速作用对汽相漂移速度的影响,故该漂移数学模型可用于分析多维汽液两相流。计算结果与实验测量值符合良好,证明该数学模型是正确可靠的。     

紧凑传热管束的池内核沸腾换热强化特性

对紧凑式排列管束在水平和竖直两种排列方式下的池内沸腾换热特性进行了实验研究．确认了在低热负荷条件下能够实现沸腾换热,并具有很好的换热强化效果,同时对紧凑式排列管束沸腾、套管内有限空间沸腾和降膜式强制对流进行比较．发现在相同的热负荷条件下,紧凑式排列管束沸腾换热性能超过降膜式换热,其换热特性与一般的沸腾特性有很大差异．从实验结果看满液型蒸发器比降膜型蒸发器更具优点     

水平管外降膜流动的膜厚测量和数值模拟

采用激光诱导荧光法结合数字图像处理技术对水平管外降膜流动的液膜厚度进行了测量,得到了常温常压下水在水平光滑管和Turbo-CII强化管外降膜流动的过程中,液膜厚度随流量、管周角度和液体分布装置布液高度变化的规律.采用Fluent软件对单根水平管外的流动情况进行了二维数值模拟,并把计算结果和实验结果进行了对比.实验和模拟结果表明:上半周的液膜厚度比下半周的大,且在水平管上半周沿顺时针方向随着角度的增大而变小,而在水平管下半周变化不大,液膜最薄点出现在水平管下半周靠近90°附近的位置;液膜厚度随着流量的增大而变大,随着布液高度的增大而变小;管外液膜流动有波动,上半周的液膜波动比较大,Turbo-CII强化管外液膜表面的波动要比光滑管的小.     

气流横向冲刷管束换热的场协同数值模拟验证

对气流横向冲刷管束换热这种比较复杂的流动形式,推导出了气流横向冲刷管束换热时的传热努塞尔数与场参数的关系表达式,用数值模拟的方法对场协同原理进行了分析与验证．结果表明,场协同原理同样适用于这种形式比较复杂的流动与换热．同时用场协同原理解释了管排方式和管间距对换热的影响,发现随着速度场与热流场协同作用的不同,换热随管排方式和管间距的改变也有所不同．     

R410A替代R22空调蒸发器的换热性能

作为R22的理想替代物,R410A在空调中的性能研究越来越受到重视,本文主要研究了不同管径尺寸下R410A的特性,分析了蒸发器传热系数与制冷剂流量、风量的关系,并和R22做了比较.研究表明,如果对蒸发器进行优化设计,R410A的性能可以达到与R22近似的性能.