风速分布对单流路双排管蒸发器性能影响的模拟研究

利用EVAP-COND软件计算分析了风速均匀以及风速呈下三角、上三角、中三角分布对单流路双排管蒸发器性能的影响,结果表明:风速均匀分布时蒸发器换热量最大,比最小值大12%;第1排管的换热量是产生差别的主要原因,而它又取决于传热系数分布;风速呈下三角分布时第1排管传热系数的峰值、最小值都比其他风速分布时的小,蒸发器换热量最小;风速呈上三角分布时第1排管传热系数的峰值最大,最小值比呈下三角分布时的大,蒸发器换热量仅次于风速均匀分布时的换热量.风速分布形状对传热温差的影响程度远比对传热系数的影响要小.     

风速非均匀分布对蒸发器性能的影响

研究、对比了均匀和非均匀风速下蒸发器的性能,实验测量了某空调蒸发器表面的风速非均匀分布,数值模拟了该非均匀风速下蒸发器的性能,实验验证了非均匀风速下模拟结果的准确性.研究结果表明:非均匀分布时风速比均匀风速大的管路换热量较之均匀风速时的有所增加,风速比均匀风速小的管路换热量较之均匀风速时的有所减小,且换热量减小的幅度比增加的更加显著;传热系数随风速非线性增加;各支路出口状态差别越大,蒸发器换热量的衰减幅度就越大.     

R22与R410A热泵中蒸发器性能随支路数变化的比较

利用EVAP-COND软件,模拟对比了在室内换热器中分别采用R22与R410A制冷剂时蒸发器的性能随支路数的变化,结果表明:室内换热器作为蒸发器时,R410A的换热量比R22的要大,换热量之差随支路的增多先减后增,最大差别幅度为19.41%;作为蒸发器时,R410A第1排管的传热温差和传热系数都比R22的要大,而第2排管基本相同,因此R410A和R22蒸发器换热量的差别主要是由第1排管引起的;随支路数的增多,传热温差对蒸发器换热量差别的影响逐渐减弱,而传热系数的影响逐渐增强,制约R410A和R22蒸发器换热量差别的主导因素从传热温差逐渐转变为传热系数.     

支路数对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器性能的影响

在空气的进口状态和流量、换热器的几何结构尺寸、管路排布方式等相同时，研究了支路数对蒸发和冷凝两用换热器流动与传热性能的影响规律．结果表明：随支路数增多，空气与制冷剂间的传热温差会增大，但总传热系数却会变小；室内换热器作蒸发器时，换热量先升后降，最小值比最大值小23．2％，存在使换热量最大的最佳支路数，在支路数小于或大于最佳支路数时，换热量的主导因素分别为传热温差与总传热系数；室内换热器作冷凝器时，换热量随支路数增多单调递减，最小值比最大值小40．55％，总传热系数始终是制约换热量的主导因素．因此，为协调并同时提高制冷、制热循环的效率，需要优化热泵系统中换热器的支路数．     

强制对流下翅片管蒸发器表面结霜实验

翅片管蒸发器表面结霜是阻碍制冷系统高效运行的主要不利因素之一。利用恒温恒湿箱搭建强制对流下蒸发器翅片管表面结霜可视化实验平台,在环境温度0～8℃、相对湿度55%～75%及迎面风速0.8～2.4 m/s时,实时记录霜层动态生长过程,研究了环境温度、相对湿度和迎面风速对霜层生长特性及蒸发器换热性能的影响规律。结果表明：环境温度和迎面风速是影响蒸发器结霜的主要因素,结霜50 min,环境温度为0℃的霜层厚度比环境温度为8℃的提高了12.78%,迎面风速为2.4 m/s的霜层厚度比迎面风速为0.8 m/s的提高了14.66%,结霜量与换热量提高趋势相同。在结霜初期,相对湿度越大,换热量越大;结霜后期,相对湿度越小,换热量越大,并得到了换热量关于环境参数与时间的相关关系。     

基站用微通道分离式热管换热性能实验研究

分离式热管空调能够有效降低基站能耗,采用微通道换热器作为其蒸发器和冷凝器可提高其换热性能.为了分析充液率对微通道分离式热管换热量、能效比及制冷剂压力、温度的影响,以及两种风量,不同室外温度下最佳充液率范围和换热量的变化,由焓差实验台模拟基站室内外环境,以R22为工质,对该系统进行测试.结果表明:标准工况下,系统最大换热量和EER分别为4.0kW和11.8,最佳充液率范围为79.3%~105.8%,系统压力随充液率增加而增大,蒸发器进出口温差随充液率的增加先减小,后略有增大;蒸发器侧的风量由3 000m~3/h减少到1 700m~3/h时,最佳充液率范围不变,最大换热量和EER减少了29%,蒸发器出风温度由23.9℃降低到23.0℃.在不同室外温度下,最佳充液率范围随室外温度降低而变小,室内外温差增加能显著提高该系统的换热性能.研究结果对基站用微通道分离式热管的理论模型建立、节能设计与运行控制有一定参考价值.     

分离式微通道热管低风量下换热性能模拟研究

为了降低数据中心的运行能耗，分离式热管冷却系统会根据实际负载降低风扇转速，造成换热性能的衰减. 为了对低风量和低负载下分离式微通道热管的换热性能进行研究和分析，建立了适用于预测低风量下分离式微通道热管换热性能的一维稳态模型，并与试验结果对比，验证了模型的准确性，其最大预测平均偏差为6.3%. 利用该模型研究了运行参数对分离式微通道热管的换热性能和数据中心热安全的影响. 不同风量下，服务器排风温度从27 ℃上升至39 ℃时，系统换热量均有超过60%的提升；冷冻水供水温度从6 ℃提升至18 ℃会导致系统换热量最高下降41.8%. 在200～1 400 m3/h风量下，增加蒸发器和冷凝器的高度差可有效提升系统换热量和制冷剂质量流量，风量越大，换热量增长率越高. 但在相同风量下，随着高度差的逐渐增大，换热量增长率逐渐降低. 研究结果对分离式微通道热管在数据中心的设计优化和节能运行有一定促进作用.     

微通道分离式热管换热特征的模拟研究

为了研究充液率和运行参数对微通道分离式热管性能的影响,建立了微通道分离式热管的稳态换热模型,并验证了模型的准确性,模拟和实验结果最大相对误差为7.9%.基于该模型分析了充液率、风量以及蒸发器和冷凝器之间高度差对制冷剂侧换热系数、空气侧压降、换热量和能效比等参数的影响.计算得出系统最佳充液率范围为80.2%~105.6%,相应的换热量为3.75~3.90kW.制冷剂侧换热系数随着充液率的增加先增大后减小,系统压力随充液率增加而增大;同时当蒸发器侧风量由1 500m~3/h增加至5 000m~3/h时,系统换热量和EER分别增加了100.1%和92.5%;蒸发器和冷凝器高度差为2.4m的分离式热管比高度差为1.2m的分离式热管的平均换热量提高了9.18%.研究结果对微通道分离式热管的节能设计和运行控制有一定的参考价值.     

热泵型空调机组室外机制冷剂侧换热与流动

针对热泵型空调机组室外机换热面积通常大于室内机换热面积的特点,对室外机换热面积变化对其换热量及机组性能系数的影响进行了研究。分别在制冷和制热工况下测试了室外机沿制冷剂管路管壁温度。在此基础上,建立了室外机传热和制冷剂流动计算模型,并对以R22为工质的一机组进行了实例计算。结果表明：制冷剂在冷凝器和蒸发器内的相变过程均为非定温过程,但温度变化较小,且供热时作为蒸发器的室外机的压降大于制冷时作为冷凝器的室外机的压降。当室外机换热面积远大于室内机换热面积时,室外机换热量和机组性能系数均随换热面积的减小而减小,但减小的幅度远较换热面积减少的比例小得多。且在制热工况下的影响远小于制冷工况。     

环境风影响下高压直流输电换流阀空冷平台换热性能研究

针对北方某换流站换流阀空冷平台，建立了包含换热器、风机、周围建筑及环境风等多种因素在内的三维传热流动数值分析模型，模拟研究了夏季主导风向下环境风对换热器入口空气温度、风机风量和换热量的影响规律，阐明了影响换流阀空冷平台换热性能的主导因素。结果表明：当环境风速由0 m·s^-1增加至12 m·s^-1,空冷平台入口空气平均温度先升高后降低，在风速3 m·s^-1时极1、极2空冷平台风机入口平均温度最高，较环境温度分别升高了5.4℃与4.0℃;空冷平台下部负压随着风速的增加不断降低，导致风机入口风量持续减少，在风速12 m·s^-1时极1、极2空冷平台风机入口平均风量较无风环境分别降低了12%与8%;空冷平台的换热量随环境风速的增加呈现先降低后升高的趋势，环境风速3 m·s^-1时极1、极2空冷平台的换热性能衰减最为严重，两者换热量较无风环境分别减少了39%与29%;通过对影响换热量的主导因素分析，发现热风回流带来空冷平台入口温度的上升是导致换热量减小的关键因素。研究结果可为换流阀空冷平台的...     

电热除霜管布置方式对蒸发器传热和流阻性能的影响

提出新型的电热管布置方式,并制作了4种蒸发器样件,利用吸风式制冷试验台进行试验研究,对各样件的传热和流阻性能进行了分析。试验结果表明：试验风速为1.5~4.3 m/s内,相同试验条件和蒸发器几何尺寸下,与平翅片蒸发器相比,DK-8型蒸发器单位面积换热量增加28.1%~36.2%,翅片表面传热系数提高79.2%~83.5%,压缩机COP提高38.2%~46.9%,风侧流动阻力增加5.29%~18.3%,COP的增幅显著高于阻力的增幅。说明将除霜设计与强化传热设计的结合优化方案是完全可行的。     

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.     

制冷系统中水平管降膜式蒸发器内部流动数值模拟

采用FLUENT两相流VOF模型,对制冷系统中水平管降膜式蒸发器内部流场进行了数值模拟,研究了蒸发器内部蒸发管的不同布管方式对蒸发器内部流场的影响.计算结果表明:由于蒸发器入口制冷剂液体的滴落速度较小,而蒸发器内部气体流速相对较大且流场不均匀,因此导致液体垂直下落过程中受流场的影响较大;针对入口制冷剂流速不大的情况,预留水平的气流通道有助于改善蒸发器内部流场;较大宽度的气流通道有助于蒸发器内部流场的优化,该研究中满液式蒸发所占的比重较大,所以上部预留较小宽度,下部预留较大宽度有利于整体流场的优化.     

汽车空调系统蒸发器总成流场的CFD研究

本文应用FLUENT软件对一种典型的汽车空调系统蒸发器总成的流场进行了CFD数值仿真分析.通过分析,发现了原蒸发器制冷剂流道结构的设计缺陷,提出了改进蒸发器芯体制冷剂流道结构,从而提高系统制冷量的方法.与实验结果相比,CFD分析的蒸发器出口平均温度的误差为7.5%,蒸发器总成进出口压降的误差为3.5%,表明该CFD模型可完全用于工程实际。进一步的实验表明,根据CFD分析结果改进蒸发器结构后的空调系统制冷量提高了8%.     

非均匀风速下翅片管换热器冷剂流路稳健设计

非均匀风速分布对翅片管换热器的性能影响显著.采用EVAP-COND软件,针对R22和R410A两种制冷剂,在空气进口状态、流量、换热器的几何结构尺寸相同的情况下,研究了4种典型的不均匀风速分布形式及风速不均匀度对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器性能的影响,并对比了三种不同流路布置的换热器性能,结果表明:蒸发器性能受不均匀风速分布的影响比冷凝器更显著,且风速不均匀度越大,换热器的性能越差;通过优化换热器的流路布置可以明显提高换热器的性能.提出一种全交错型流路设计,显著降低了风速分布变化对换热器性能的影响.     

亭壁蒸发器换热性能的理论分析及仿真

为解决岗亭空调占地及冬季空气源热泵适应低温环境差的问题,提出一种在外壁面涂有太阳能选择性吸收材料的亭壁蒸发器,以吸收太阳能和室内外空气的热量的策略.应用制冷系统热动力学的理论,建立亭壁蒸发器数学模型,提出复合对流换热系数的概念.基于Matlab软件对亭壁蒸发器建立仿真程序,进行实验验证,并分析太阳能辐射照度、环境温度及结构参数对亭壁蒸发器运行状况的影响.研究结果表明:该模型能有效预测亭壁蒸发器的运行工况;太阳辐射照度对亭壁蒸发器的影响最大.     

基于STAR-CCM+的整车空调系统计算流体动力学模拟分析

为研究整车空调系统在不同工作模式下的流场分布情况,基于计算流体动力学方法,采用流体分析软件STAR-CCM+对空调系统除霜除雾及吹面模式下内部流场进行数值模拟,分析各风道出风量风量分配的合理性及前挡风玻璃速度分布的均匀性。结果表明：空调系统内部气流流动较顺畅,在除霜除雾模式工作时前挡玻璃A区、左右两侧窗驾驶员视野区的速度分布不理想;吹面模式下中间风道两出风口的速度及风量分配不均匀,影响了气流均匀性。针对速度分布不均、风量分配不均匀的问题提出了相应的优化方案,优化后前档风玻璃表面速度明显改善,侧窗玻璃表面速度略有提升,除霜性能满足国标要求;优化后各吹面风道风量分配更加均匀,有利于乘员舱的舒适性。研究结果可为整车空调系统风道的设计及优化提供仿真数据支撑及理论参考。     

气-液-固自然循环流化床中的流动特性和压降

建立了气-液-固冷模多管自然循环流化床蒸发器,利用CCD图像采集和处理系统,研究了固体颗粒的种类、含率和通气量等操作参数对于固体颗粒的流化和运动形态、分布以及加热管束中液-固两相流压降的影响．结果表明：通气位置对于固体颗粒在加热管柬中的分布影响较大．在上、下管箱中,固体颗粒的运动和流化形态不同．在上管箱中,固体颗粒形成中心上升、四周下降的循环运动,并且随着其密度的降低,固体颗粒在上管箱中的分布逐渐趋向均匀;在下管箱中,固体颗粒在中心轴的两侧形成两个大的旋涡,旋涡的旋转速度随着通气量的增加而增大．当气体从上管箱加入时,加热管束中液-固两相流的压降随着固体颗粒加入量和通气量的增加而增大．利用实验数据建立了加热管束中液-固两相流的压降模型,模型结果与实验数据吻合较好。     

气-水环状流携带液滴粒径几何特性的测量

用激光衍射技术测量了水平管内空气－水环状流携带液滴的粒径几何分布特性,得到了Ｓａｕｔｅｒ平均直径、体积平均直径、体积分数、折算表面积等描述粒径几何特性的参数;用双参数模型描述了液滴粒径的分布,研究了折算气速、液相折算雷诺数对液滴粒径分布的影响;并利用双平行电导探针测量了气液界面波,根据界面结构分析了环状流中液滴携带的方式．