非对称翅片管换热器最佳管中心位置的数值分析

运用Fluent软件对非对称翅片管换热器空气侧的流动与换热特性的影响进行了数值模拟分析了非对称翅片管的管中心位置对换热特性的影响,研究了7种不同比值和不同迎风面流速下的空气侧压降与换热特性,当管中心到翅片前后边缘距离的比值为1.32时,可获得最大的换热量在相同的工况下,通过与对称翅片管比较得出,非对称翅片管比对称翅片管的换热量最大增加10.01％,而压降最大增加3.38％.     

梯级相变蓄冷换热器的性能分析及优化

为了提高相变蓄冷装置的换热性能以及蓄存的冷量品位,设计了一种梯级相变蓄冷换热器.基于焓法对该换热器建立数学模型,通过实验验证了该模型的可行性,并且对其换热过程进行了模拟仿真.根据其换热特性,以蓄冷时间及冷量效率为指标,对该换热器进行了优化分析.结果表明,在7℃进水,平均流速为1mm/s工况下,相变温度为12.3、13.0和13.3℃的3种相变材料按照1∶1∶1的组分比排列时,该换热器性能最佳.其效率为72.2%,蓄冷完成时间为160.4min;与相变温度为13.0℃的单一相变蓄冷器相比,效率和蓄冷速率分别提高了1.2%和1.7%.     

翅片管换热器结霜工况的三维数值模拟与分析

为解决翅片管蒸发器结霜过程不易进行数值模拟的难题,利用组分传输与动态网格模型模拟蒸发器表面霜层生长的相变传热、传质过程,建立了结霜工况下翅片管蒸发器三维动态传热、传质的简化模型.计算得到了蒸发器表面霜层温度、空气压降及出口处含湿量.数值计算结果与实验结果趋势吻合较好.     

氯化钠水溶液管外沸腾换热的模拟实验研究

基于传热学实验研究的相似理论 ,对溴化锂吸收式制冷机高压发生器中常用的光管和外螺纹管的沸腾换热过程用氯化钠水溶液进行了模拟实验研究 ,得到了管壁面过热温度为 2～ 7℃和热流密度为 1～ 2 0kW·m-2下 ,光管和外螺纹管核态沸腾对流换热的实验数据 (包括在纯水、不同质量分数的氯化钠水溶液、单管光管、三管光管、单管螺纹管和三管螺纹管之间八种组合的沸腾热换工况 ) .通过将实验结果进行数据处理 ,并与溴化锂溶液沸腾换热工况的数据进行相似性比较和分析以后发现 ,结果吻合良好 .由此可知 ,通过调整和扩大模拟实验的范围 ,可以得到大量的模拟实验数据 .将这些实验数据稍作修整即可直接应用于溴化锂吸收式制冷机换热设计计算或校核计算过程 .     

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.     

有渗流地埋管传热模型及快速算法

考虑地下水渗流的地埋管传热模型能更精确地描述地埋管换热的实际工况,现有的考虑渗流的地埋管传热解析模型计算繁琐耗时.提出了计算速度更快的g-函数解析解,并利用该解析解进行模拟分析.结果表明,新的解析解在保证合理计算精度的同时,计算速度有了显著提高,钻孔壁中点温度g-函数较积分平均温度g-函数计算值偏大.在阶跃热流作用下,地下水渗流能显著改善地埋管换热工况.多钻孔埋管布置方式对钻孔域温度场有较大影响.     

层合管结构受热载荷的管壁温度模拟及测试方法

对于不同材料组成的圆柱型层合管进行了热传导特性数值模拟与试验研究。建立了层合管热载荷计算模型及管壁温度场分析模型，依据使用要求确定了三种层合管结构模型，采用数值计算方法分析了各种结构层合管在热载荷作用下的温度分布规律。介绍了层合管动态温度测试系统及试验方法，测试结果与数值模拟结果能较好地吻合。该文的工作可用于指导层合管材料及结构参数的确定。对于提高高温状态下的使用寿命具有实际意义。     

乙二醇质量浓度对垂直U型地埋管的传热影响的数值模拟

目的研究添加不同质量浓度乙二醇溶液对地埋管换热性能的影响.方法利用gambit和fluent软件建立一个简单垂直U型地埋管热泵机组模型,模拟在不同工况下不同乙二醇的热物性参数对应的机组性能.结果夏季制冷工况下,添加乙二醇与未添加相比冷凝器的出口温度升高,乙二醇质量浓度每升高10%,温度升高1‰左右.冬季制热工况下,添加乙二醇与未添加相比蒸发器的出口温度降低,乙二醇质量浓度每升高10%,温度降低1%左右.结论通过数值模拟,得出在夏季制冷工况下,乙二醇质量浓度变化对地埋管换热的影响不太大.冬季制热时,随着乙二醇质量浓度的升高制热量降低.并得到在制冷和制热的工况下不同质量浓度的乙二醇对应的热泵机组的出口温度随时间的变化规律及模拟出在质量浓度对应的制热量的修正系数.     

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.     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.     

非连续运行工况下垂直地埋管换热器的换热特性

为了探讨非连续运行条件下地埋管的换热特性,基于相似理论搭建了地下换热模型试验台,进行了不同间歇运行工况的试验测试;建立了垂直U型埋管换热器二维非稳态传热模型,分析了单工况间歇运行、双工况交替运行及地下岩土类型对非连续运行条件下土壤温度分布特性的影响.结果表明:合理的间歇运行模式有利于埋管周围土壤温度快速恢复,从而可有效提高浅层地热能利用率;对于单工况间歇模式,等负荷强度变运停时间比时土壤温度恢复效果随间歇时间增加而增加;当放热量一定时,土壤温度波动较大,但并不一定能显著改善机组运行效果.对于双工况交替模式,均可显著降低土壤温升率,且间歇双工况交替比连续交替可增加全年土壤取放热不平衡率.此外,土壤导热系数与热扩散率越好,其温度恢复越快.实验表明:所建模型预测温度的计算值与实验值最大绝对误差为0.45℃,相对误差小于5%.     

中厚板冷却过程中热残余应力的控制

确定了中厚板ACC冷却系统的换热边界条件,建立了钢板温度场和应力场有限元计算模型.利用现场实测数据对温度场计算结果进行验证,利用间接耦合方法对钢板的应力场进行计算.分析了不同集管开启方式、不同辊道速度和不同冷却介质温度对钢板热残余应力的影响规律.     

桩基螺旋埋管强化换热性能数值模拟研究

桩基螺旋埋管换热器是一种新型地埋管换热器形式,能缓解常规地埋管换热器钻孔初投资较高、土地资源占用量大等问题,但由于桩基螺旋埋管埋深浅、螺距小,长期连续运行导致热堆积问题显著,会影响系统持续换热能力。以某桩基三螺旋埋管土壤源热泵系统为工程案例,提出基于额外冷量利用的桩基三螺旋主辅管联合换热器,并进行全尺寸建模,利用CFD(computational fluid dynamics)数值模拟方法对所提出的主辅管联合换热器的夏季换热特性、额外冷量利用率进行研究。模拟结果表明,与常规桩基三螺旋埋管换热器相比,所提联合换热器在主辅管联合运行工况下能够有效利用额外冷量强化主管的换热,计算得到的强化效率最高为26.4%;且能提高地埋管换热器的进出水温差,最高达1.15℃。     

空冷单排翅片管换热器流动特性数值研究

翅片管换热器作为空冷凝汽器的核心部件,其流动特性对空冷电厂的运行特性具有重要影响。本文建立了单排翅片管换热器的数值计算模型,采用计算流体动力学方法对典型工况下单排翅片管换热器的内部流场进行了数值模拟,得到了不同迎面风速下翅片管换热器的流动特性。计算结果表明:随着迎面风速的不断增大,翅片管换热器内的流动损失不断增大,且5种典型工况下的翅片管换热器流动特性偏差较小,数值模拟结果与实验数据的一致性表明了所建模型的准确性。研究结果对提高空冷凝汽器乃至空冷电站的运行经济性具有重要的参考价值。     

管间距对涡产生器式扁管板式翅片传热的影响

应用萘升华传质/传热比拟技术,对涡产生器式叉排扁管板式翅片管换热器的板芯结构进行了模拟研究.分析了管间距变化情况下换热板芯的传热与阻力特性,对换热器换热性能做了综合评价,为板式翅片管换热器结构优化设计提供了理论依据.     

一种新型的空调系统空气处理方法及其节能分析

针对现有空调系统空气处理方法存在的不足,提出一种热湿分段的空调系统空气处理方法.分析了热湿分段处理方法的原理和过程,通过建立热湿分段处理方法的节能数学模型,研究并得出了表冷器结构、空调回风状态对热湿分段处理方法节能效果的影响规律.结果表明:相对于常规空气处理方法,热湿分段处理方法在表冷器设计换热温差7 ℃、出风温度为16 ℃时,冷水机组COP提高达9.14%以上;在回风干球温度为25 ℃、湿球温度为21 ℃时,冷水机组COP提高达8%以上.     

管母线损耗发热状况多物理场分析计算

为深入研究管母线损耗发热问题,在综合考虑管母线电阻率温度效应、自然对流和辐射换热等影响因素的基础上,建立了管母线二维多物理场有限元计算模型。分析了管母线温度场的分布规律,并运用红外热像仪对管母线的实测数据进行对比。结果表明:管母线温度沿管壁径向逐渐降低,下降趋势逐渐增加,管母线热通量沿管壁径向线性增加。管母线温度随着环境温度增加而增加。与实测结果对比发现,综合考虑对流和辐射换热的计算结果与实测结果非常接近,进一步验证了仿真计算方法的正确性,为管母线的结构改造、设计选型以及实际运行实时温度检测提供参考。     

室内空气流动过程的模型实验研究

为了分析在不同的进风位置、射流方向以及进风温度条件下,房间壁温对室内空气流动的影响,在缩小模型实验的基础上,利用流动可视化和定量测量相结合的办法测量了不同工况下室内的空气流动形态、速度以及模型整体换热情况。结果表明:壁温恒定时,进风温度的降低引起水平进风方式的自由射流区缩短;垂直进风方式下射流形成的涡的中心位置向壁面靠近;中间垂直进风方式下射流向左侧偏转;右侧垂直进风方式下射流向右侧壁面偏转;同时浮升力引起的自然对流作用增强,换热温差加大,提高了围护结构漏热量。     

土壤源地源热泵地埋管换热器管群换热分析

基于线热源理论和叠加原理建立了土壤源热泵地埋管换热器管群地下传热基本数学模型,并运用拉普拉斯变换和数值反演技术进行了求解.研究了埋管进口流体温度相同时,地埋管换热器管群连续运行换热能力和出口流体温度变化规律.研究表明,换热初期管群各埋管换热能力和单埋管时相同;随着换热的进行,由于热干扰影响,各埋管的换热能力低于单个钻孔情形,出口流体温度比单个钻孔的出口温度高;埋管间距越大,管群埋管之间的热干扰越小.     

卫生热水蓄热方式对地埋管换热性能的影响分析

竖埋管地源热泵系统为室内环境控制提供冷热量。在空调工况下,热回收机组可以提供卫生热水。卫生热水的供应在冬夏不同的运行模式下,对地埋管的换热性能影响不同。通过某地源热泵工程设计,分析了冬夏季卫生热水系统在蓄热方式下对地源热泵系统地埋管换热性能的影响。利用卫生热水的蓄热能力,对地埋管换热器在不同工况下的动态换热性能进行了对比分析,并通过数值计算得到了不同运行模式下地埋管的换热性能参数。根据计算结果提出了在该工程负荷特性下的系统调节方式。