三角形变截面流道单相传热与阻力特性的实验研究

设计并搭建了单流道单相传热与流动实验装置,对变截面流道进行了强制对流传热与阻力特性实验研究.通过实验方法比较了不同孔错开间距对变截面流道传热与阻力性能的影响,得到了变截面流道传热因子j、阻力因子f与Re数的关系.实验结果表明:在冷态条件下,不同进口温度对阻力因子的影响很小,这一结论在恒热流密度下同样体现出来;在恒热流密度下,前后排孔镨开间距最大的变截面流道(TC1)阻力较大,但其传热性能最优;传热因子j与阻力因子f随着Re数的增大而减小,随着孔错开间距的增大而增大.     

板式蒸发冷却器阻力与热工特性实验研究

在改变风量和热水流量的实验条件下,对板式蒸发冷却器阻力和热工性能进行实验研究,在空气雷诺数为2 000～10 000之间,热水雷诺数为2 000～8 000之间的条件下,得到了板式蒸发冷却器的阻力与热工特性.在蒸发冷却时得到了空气侧和热水侧的阻力降关联式.实验结果表明,随着空气迎面风速增大,喷淋导致的阻力降也增大.在空冷条件下得到了空气侧和热水侧的对流换热系数关联式;在蒸发冷却的条件下,得到了空气与喷淋水之间的传质系数关联式.与现有一些光管式、翅片管式蒸发冷却器相比较,板式蒸发冷却器传质系数比光管式小,比翅片管式大.     

桥式翅片流动和传热性能的实验研究和数值模拟

对设计的桥式翅片换热器空气侧的传热和阻力性能进行了实验研究,将大量的实验数据进行了线性回归,得出了在实验雷诺数范围内传热和阻力性能关联式及特性曲线.对比可知,在相同泵功情况下桥式翅片换热器比相同尺寸的平直翅片换热器具有更高的传热性能.同时,对以上两种翅片空气侧的温度场和速度场进行了数值模拟,并利用场协同原理对模拟结果进行了分析.分析结果表明,桥式翅片换热器具有更高传热性能的根本原因在于翅片的桥式布置能有效地改善翅片温度场和速度场的协同性.     

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.     

冷油器传热及阻力特性实验研究

本文对磨煤机用冷油器的传热及阻力特性进行了实验测量和研究，利用拟合曲线分离法给出了油、水侧放热系数的计算公式，同时给出了传热系数和阻力的计算式．文中指出了影响传热性能的主要因素及解决方法，可用以进一步改进冷油器的传热性能．     

28总成产品组件气密性能测试台的设计

机油冷却器是发动机必不可少的配套装置,但是它在生产制造中必须进行密封性能测试。本文设计了一台气密性能自动测试台,用来测试机油冷却器的一种——28总称产品组件的气密性能。它主要包括两个部分:机械系统部分和电气控制部分。     

多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器的设计计算

为了解决管式间接蒸发冷却器壁面的亲水性问题,提出采用多孔陶瓷材料.将多孔陶瓷与蒸发冷却技术有机结合,从风量、空气状态参数、结构、传热以及阻力等方面对多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器进行了设计计算,并依据设计制作出多孔陶瓷管式露点间接蒸发冷却器.     

具有柱肋阵列与分离式柱肋阵列的冷却通道内流阻与传热实验研究

在常规柱肋阵列冷却结构的基础上对一种新型分离式柱肋阵列冷却结构内的流动和传热特征进行了实验和数值计算研究.在雷诺数Re=8 200~50 500时,对具有新型分离式柱肋阵列的冷却通道和具有常规柱肋阵列的冷却通道内传热和流动压力损失性能进行了对比实验研究.对2种通道内的流动与传热进行了三维稳态数值计算,对比研究了其各自的速度场和局部传热特性,揭示了分离式柱肋阵列强化传热以及降低流动阻力的机理.实验结果表明,在所研究的Re范围内,与常规柱肋阵列通道相比,新型分离式柱肋阵列通道具有更高的平均努塞尔数(Nu)以及更小的阻力损失.     

内置间隔排布转子串换热管的传热和阻力特性实验研究

以开槽螺旋叶片转子为研究对象,对装有空隙比S=0.0、3.0、6.0和10.0间隔排布转子串换热管的传热和阻力特性进行了实验研究。结果表明,装有空隙比S=0.0的整串转子串换热管的努塞尔数比同雷诺数下光管经验公式值提高了0.8~1.2倍,但阻力系数也提高了55%左右;转子串间留出一定间隙,虽会减弱管内流体扰动使换热管传热性能有所降低,但也显著降低了管内压降。采用综合评价指标（PEC）对4种空隙比转子串的传热和阻力特性进行综合比较,在实验雷诺数范围内,当雷诺数较低时,适当增加转子串的空隙比能够提高其综合传热性能;当雷诺数较高时,在转子串间留出间隙会使其综合传热性能低于整串转子。     

错位翅片油冷器结构优化分析

在Muzychka经验公式的基础上,开发了采用错位翅片的机油冷却器的性能计算软件.利用该程序可进行错位翅片的优化设计,得出几何参数对换热量和压降影响的规律.实验及计算结果表明:该软件的计算误差较小;边界层对压降的影响很大.     

滑油冷却器小型化研究

论述了滑油冷却器小型化的主要途径,采用整体针翅管和光管混合管束形式设计并制造了一台纵流式小型滑油冷却器,与光管弓形折流板滑油冷却器、整体针翅管弓形折流板滑油冷却器的实验对比表明,在壳侧相同油质量流量下,其单位体积的换热量较高,而壳侧压降较低,综合性能优越.     

偏心矩形盘旋套管式气冷器传热特性研究

为探究偏心结构对二氧化碳套管式气冷器换热性能的影响,基于Fluent软件建立同心矩形盘旋套管和偏心矩形盘旋套管式气冷器,对比相同操作条件下的温度云图、速度云图和比热容云图,分析对流换热系数、湍流动能和压力曲线。数值模拟结果显示,与同心套管式气冷器相比,偏心套管式气冷器的云图偏斜程度大于同心结构,平均对流换热系数和湍流动能分别较同心结构提升了12.99%和15.38%,最大压降增大了14.85%,偏心套管总的换热性能优于同心套管。研究结果证明了偏心套管式气冷器结构优于同心套管式气冷器,为超临界CO₂热泵中的矩形螺旋管缠绕气体式冷却器设计、运行以及热效率的提升提供了科学依据,对高效换热器的应用具有重要的实际意义。     

锥纹管换热器流体流动与传热性能实验研究

波纹换热管是一种具有特殊形状的双面强化传热管,传热效率高,轴向变形补偿能力强,被广泛应用于工程实际中。锥纹管是在传统波纹管的基础上进行改进得到的新管型,具有优越的强化传热特性。针对锥纹管弓形折流板换热器的流动与传热特性进行实验研究,并将其与传统光滑管弓形折流板换热器进行对比,实验结果表明：在所测试流量范围内,当管程介质为水,壳程介质分别为水和32#液压油时,与光滑管换热器相比,锥纹管换热器的总传热系数分别提高了5%~40%和5%~20%,管程压力降升高了20%~70%,壳程压力降降低了10%。同时进行了相关数值模拟计算,并基于实验和模拟结果,对以水为介质的锥纹管换热器的管壳程传热准则关联式进行了拟合,数值验算结果表明,关联式可以满足工程设计的精度要求。     

锥纹管换热器流体流动与传热性能实验研究

波纹换热管是一种具有特殊形状的双面强化传热管,传热效率高,轴向变形补偿能力强,被广泛应用于工程实际中。锥纹管是在传统波纹管的基础上进行改进得到的新管型,具有优越的强化传热特性。针对锥纹管弓形折流板换热器的流动与传热特性进行实验研究,并将其与传统光滑管弓形折流板换热器进行对比,实验结果表明：在所测试流量范围内,当管程介质为水,壳程介质分别为水和32#液压油时,与光滑管换热器相比,锥纹管换热器的总传热系数分别提高了5%～40%和5%～20%,管程压力降升高了20%～70%,壳程压力降降低了10%。同时进行了相关数值模拟计算,并基于实验和模拟结果,对以水为介质的锥纹管换热器的管壳程传热准则关联式进行了拟合,数值验算结果表明,关联式可以满足工程设计的精度要求。     

板翅式机油冷却器的性能仿真与优化

为研究板翅式机油冷却器各层芯片内机油的流动及换热情况,优化板翅式机油冷却器的芯板层数,基于有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言,编程建立了不同芯片层数的多个油冷器的有限元模型;翅片简化为多孔介质,借助计算流体力学软件Fluent,得到油冷器各层芯片的流场和温度场分布.仿真结果与实验结果吻合良好.油冷器各层芯片流量分配曲线大致呈S形分布,而换热量分配曲线呈浴盆状分布.引入标准偏差判断各油冷器各层流量和换热量的均匀性,随着油冷器芯片层数的增多,各层芯片流量和换热量分配趋于均匀;总体换热性能略有增大,而单层芯片的平均换热量显著减小.根据仿真结果提出优化建议:在设计油冷器时,应避免单层芯片热负荷过高或过低,在机体内部空间允许的条件下应尽量采用较多层芯片.     

滑油冷却器小型化研究

通过对新型混合管束式双流程滑油冷却器的大量实验研究,发现其具有很强的换热能力．新型混合管束式双流程滑油冷却器与光管弓形折流板式滑油冷却器,在流动条件总体相似的情况下进行的试验说明,新型混合管束双流程滑油冷却器的单位体积换热量很高,而压降相对较小,综合性能优越．     

增压空冷器用开缝翅片的结构优化设计

利用粒子图像测速技术和红外热成像技术,对增压空冷器用圆弧型和X型开缝翅片空气侧的流动和传热特性进行了可视化实验研究．在实验的雷诺数（800-3400）范围内,得到了阻力和换热特性曲线,以及能反映流动和传热微观特性的流场和温度场．实验结果表明,圆弧型开缝翅片的阻力小于X型开缝翅片,并且前者在强化圆管背风侧的换热特性方面优于后者,但后者整体的场协同性和换热性能优于前者．结合两种翅片的优点,优化设计出了一种新型的开缝翅片（X圆弧型）．对3种开缝翅片的流动和换热特性进行了数值模拟。模拟结果与实验结果吻合得很好．模拟结果表明,优化后的X圆弧型开缝翅片的场协同性、换热性能均优于前两种翅片．新翅片在考虑了阻力因素后的综合换热性能较圆弧型开缝翅片提高了7％～15％,较X型开缝翅片提高了3％～9％．     

增湿型空冷器喷嘴热工特性比较实验研究

针对空冷机组在夏季高温天气不能满发的问题,采用喷雾增湿以降低入口空气的干球温度,选用波纹板式增湿型空冷器对3种喷嘴布置方式的降温特性、空气侧与热水侧阻力、传热特性进行实验研究.结果表明,在空气冷却效果及热水冷却效果方面,压力式螺旋型喷嘴较优.得到了3种喷嘴布置方式的波纹板式空冷器阻力降关联式、换热系数关联式.通过对喷嘴喷雾降温特性的研究,拟合得到了接触系数与空气质量流速和水汽比关联式.     

微通道内纳米流体换热与压降特性

为研究微通道换热和压降特性的影响因素,在当量直径分别为0.923 1,1.333 3和2.000 0 mm的矩形微通道内,以0.1%和0.5%(体积分数)的Al2O3-H2O纳米流体为实验工质,进行无相变以及沸腾传热与流阻特性实验研究,分析雷诺数对努塞尔数和单相流动压降的影响。研究结果表明:增加纳米粒子体积分数对摩擦压降影响较小,而努塞尔数则得到较大提高;在2.0 mm宽槽道内,纳米流体的换热系数比水的换热系数高18%;而0.6 mm宽槽道的换热系数比2.0 mm宽槽道的换热系数提高了近2倍;随着槽道尺寸的减少,摩擦压降显著增大;当雷诺数为800时,0.6 mm和1.0 mm宽槽道摩擦压降分别是2.0 mm宽槽道摩擦压降的23.3倍和4.4倍;热流密度和质量流量增大都将导致摩擦压降增大。