微通道平行流蒸发器仿真模型

对微通道平行流蒸发器建立了分布参数模型,将蒸发器的控制单元分成干湿工况,采用效率传热单元数（ε-NTU）法对单元体的换热量进行计算.比较了不同的两相流传热关联式,并对蒸发器模型进行了实验验证.结果表明,使用Kandlikar的两相流换热关联式时换热量误差最小,平均误差为3.64%.模型计算的空气侧压降及制冷机侧压降计算误差分别在±10%和±15%以内,为平行流蒸发器的设计及优化提供了有效的分析方法.
     

制冷剂侧结构对多元微通道平行流冷凝器传热与流动性能的影响

建立了多元微通道平行流冷凝器的稳态分布参数模型,将模型计算值与其实验结果对比验证了模型的正确性.同时,利用所建立的模型研究了扁管孔数、扁管内孔高宽比、流程布置、各流程间扁管数分配方式等参数对平行流冷凝器传热和流动性能的影响.结果表明:随着扁管孔数的增多,换热量逐渐增大,制冷剂侧压降逐渐减小,空气侧压降逐渐增大;随着扁管内孔高宽比的增大,换热量与制冷剂侧压降逐渐减小,空气侧压降不变;随着流程数的增多,换热量与制冷剂侧压降逐渐增大;当流程数一定时,各流程间扁管数的分配宜从第1流程向后依次递减,其递减速率逐渐减小,且过冷区的扁管数不宜过少.     

全铝无接触热阻冷凝器的建模与性能测试

采用分布参数法建立了空调系统全铝无接触热阻冷凝器的稳态计算模型,并用空气焓值法对全铝无接触热阻冷凝器试件进行了性能测试实验;通过与实验结果的对比,验证了该数学模型的计算精度——在相同工况下,该冷凝器计算模型的换热量最大误差为4.8%,气侧压降最大误差为6.7%.用建立的模型分析了冷凝器结构尺寸变化对其换热性能和压降的影响.采用冷凝器综合性能因子ε来综合考虑换热量和气侧压降对冷凝器性能的影响.结果表明:全铝冷凝器的换热量随内流道宽b′的增大而减小;全铝冷凝器的换热量随翅片管数n的增大而增大;全铝冷凝器换热量随翅片管宽度a的增大而增大;当翅片管宽a为40 mm,翅片管数n为22,内流道宽度b′为1.4 mm时,冷凝器的换热量最大,为3 423.2 W,空气压降为19.15 Pa;全铝冷凝器换热系数随着翅片管宽的a的增大先增大后减小,在翅片管宽a为38 mm时取得最大值;换热系数随着翅片管数n的增大而增大;冷凝器综合性能因子ε随着翅片管宽a的增大先增大后减小,随着翅片管数的增大而增大.     

多元微通道平行流冷凝器理论模型与实验研究

针对多元微通道平行流冷凝器,运用分布参数法建立稳态理论模型.根据变工况实验拟合空气侧摩擦因子计算公式.分析了迎面风速、进风温度及制冷剂流量对冷凝器换热性能和压降的影响.结果表明,模型计算结果与实验数据变化趋势一致,最大误差为9.759%.证明了模型的正确性及有效性,可为多元微通道平行流换热器的结构优化及性能分析提供参考.     

进风条件对平行流冷凝器性能的影响

以平行流冷凝器为研究对象,采用考虑制冷剂侧流量分配的数学模型,研究了几种实际进风条件对冷凝器性能及制冷剂侧流量分配特性的影响,这些进风条件包括:前端遮挡、前置设置散热器和单双冷却风扇单双配备共三类.研究发现:在50%遮挡率下,中间遮挡方式对冷凝器的性能衰减最多,换热量减少了47.9%,压降增加了335.5%;不同遮挡方式对制冷剂侧流量分配有不同的影响,格栅遮挡造成的制冷剂侧流量分配不均匀程度最大.前置散热器造成的局部进风速度降低与温度升高可导致冷凝器换热量减少24.1%,压降增加80%,前置散热器只对第二流程的制冷剂侧流量分配不均匀程度有明显的影响.总风量不变时,单、双风扇情况下的进风不均匀对整体换热与压降的影响不明显,但是各个流程制冷剂侧流量分配不均匀程度都有明显增加.     

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.     

并联冷凝式空气源热泵热水系统研究

以热泵热水技术为基础,针对目前热泵热水系统能源利用效率较低、冷凝器换热量及进出口水温差较大等缺点,提出并联冷凝式空气源热泵热水系统。针对我国南方亚热带季风气候全年水温波动较大等特点,以长沙地区为例,对并联冷凝式空气源热泵热水系统分别设计夏、冬运行模式以确保全年不同水温条件下系统能较好运行。利用工程热力学虚拟实验室CYCLEPAD建立普通空气源热泵热水系统及并联冷凝式空气源热泵热水系统模型并进行计算分析。研究结果表明:在长沙地区,相对于普通空气源热泵热水系统,并联冷凝式空气源热泵热水系统能有效分散冷凝器总换热量及降低冷凝器进出口水温差;系统在夏季工况下平均COP(coefficient of performance,性能系数)从5.10升至6.30,提升23.53%;在冬季工况下平均COP从3.69升至5.29,提升43.36%;系统在夏季工况下平均每月运行能耗从2 447 kW·h降至1 972 kW·h,降低19.41%;在冬季工况下平均每月运行能耗从5 066 kW·h降至3 539 k W·h,降低30.14%;系统全年节能效果良好,且在冬季节能效果更显著。     

燃气辐射管换热器的结构优化与数值模拟

为解决W型燃气辐射管换热器排烟温度高的问题,设计了三种改进换热器性能的结构,采用ANSYS FLUENT软件进行数值模拟,得到了不同结构换热器的性能参数,如烟气出口温度、空气预热温度、压力损失、各换热面换热量和有无折流板的热阻变化.结果表明,中心空气管由一根φ79 mm粗管改为六根φ33 mm细管后换热量增加了57.6%,增设烟气双行程后换热量提高20.7%.增设密封折流板和多孔折流板后换热量分别增加了5.7%和5.3%,空气和烟气之间的热阻都降低了20%左右.多孔折流板的烟气压力损失比密封折流板低47.4%.     

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。     

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.     

基于系统仿真和CFD的双系统冷凝器管路优化

将制冷系统仿真与计算流体动力学（CFD）模拟相结合,对一风冷双系统屋顶机的冷凝器进行管路布置的优化研究.CFD模拟空气的流动,得到冷凝器迎风面速度分布.通过制冷系统模型,对管路布置优化前后的冷凝器和制冷系统进行仿真计算.从部件和系统两个层面评价管路布置的改善效果.在部件层面,改进后的管路布置使冷凝器的换热量提高24.1%.在系统层面,单个系统运行时的制冷量增加3.6%,制冷系统性能系数（COP）提高8.1%.本研究思路对于相关产品的优化设计具有参考价值.     

管束阻力对凝汽器流动和传热性能的影响

通过对一大型电站凝汽器及一模型凝汽器的准三维数值仿真，研究了管束阻力对凝汽器真空、压降、壳侧换热系数分布的影响．采用3种典型关系式对管束阻力影响的敏感性进行了分析，将模型凝汽器的压降及电站凝汽器的热流密度的计算结果与相关试验数据进行了对比．结果表明，管束阻力对凝汽器的真空和压降有较大影响，对凝汽器壳侧换热系数的分布也有一定影响．     

气液分离式管内凝结冷凝器的实验研究

设计了一种新型气液分离式管内凝结冷凝器,对该冷凝器进行了实验测试,并与卧式壳管式冷凝器进行了对比分析.研究结果表明:在质量流量为220~330kg/h,饱和温度为35℃、40℃和45℃时,气液分离式管内凝结冷凝器的传热系数线性增大.在高质量流量下,其传热性能明显优于卧式壳管式冷凝器.实验条件范围内,采用气液分离式管内凝结冷凝器的系统比采用卧式壳管式冷凝器的系统制冷剂的出、入口压降降低了45.1%~50.7%,排气压力提高了约1.9%,COP提高了5.0%~9.3%.气液分离式管内凝结冷凝器具有更好的换热性能,有效提高了系统的效率.     

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.     

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．     

新型开窗翅片板翅换热器热工性能试验

对9种不同结构参数的新型开窗翅片进行传热和流动阻力性能试验.在此基础上,给出传热因子和摩擦因子随雷诺数的变化曲线,并比较翅片间距和翅片长度等结构参数对其表面换热和阻力性能的影响.同时,利用单位传热面积泵功率和面积优化因子分析比较各翅片的综合强化传热效果.试验结果表明,新型开窗翅片的翅片间距对表面传热因子和阻力性能影响较为显著.