平行流冷凝器空气侧结构参数研究及优化

用正交实验法设计了平行流冷凝器空气侧数值模拟的结构方案,对车用空调冷凝器的风速范围进行流动换热计算.在此基础上,应用田口法分析翅片高度、百叶窗转向区长度、翅片间距、翅片宽度、百叶窗间距和百叶窗角度六个结构因素对空气侧传热和流动影响的重要性,得到空气侧最优参数组合.结果表明:翅片宽度是传热因子主要影响因素,翅片间距则对摩擦因子影响最大;翅片间距、百叶窗角度和百叶窗间距对平行流冷凝器空气侧综合性能影响起主要作用;在雷诺数600~1 400范围内,优化分析得到的最佳参数组合的平行流换热器空气侧综合性能提升了4.03%~11.09%.     

基于换热成本比的R410A风冷式冷凝器优化

在对R410A空调用风冷式冷凝器进行实验研究的基础上,以换热量成本比为优化目标,分析了换热器结构参数变化对冷凝器性能的影响,进行了基于稳态分布参数模型的换热器仿真计算.通过比较,得出冷凝器换热量和传热系数随换热器的结构参数变化的情况,给出了冷凝器在一定运行条件下的单变量和多变量优化结果.研究表明,换热成本比随翅片厚度、翅片间距和管内径的减小而增大.     

百叶窗翅片结构对中冷器传热特性的影响与优化

百叶窗翅片几何形状、尺寸对中冷器的传热与流阻特性均有较大影响,其主要参数是百叶窗开窗角度、百叶窗间距与百叶窗厚度。由于多参数优化研究存在一定难度,为简化计算难度和计算时间,以某一款散热器百叶窗为研究对象,维持其原本的开窗角度与相关的参数不变,只对其开窗间距Lp和翅片厚度σ展开研究,分别选取4组不同的窗间距,3组不同的翅片厚度研究其在6种不同流速工况下的传热系数与进出口压降变化。利用CFD数值仿真计算方法,仿真结果显示开窗间距为1. 8 mm,翅片厚度为0. 16 mm时中冷器换热与流阻性能较好。对比分析原模型与优化模型仿真结果,发现优化后模型整体性能显著提高。     

汽车散热器百叶窗翅片的多结构仿真与实验研究

为了提升某汽车散热器百叶窗式翅片的综合性能,针对其几何结构进行优化,在原翅片数据的基础上分别建立了常规翅片、带三角翼结构的翅片和带三角翼的多区域结构翅片等三种类型百叶窗翅片模型。采用实验和仿真相结合的研究方法,将数值模拟结果与汽车散热器风筒实验结果进行对比,发现两者结果吻合较好,验证了数值模拟的可行性。通过对翅片的流动和传热分析以及利用j/f~(1/3)无量纲因子对翅片综合性能的评定,发现三角翼结构和多区域结构均有利于提升翅片的综合性能,并且得出带三角翼的多区域结构翅片综合性能最优。     

汽车空调多元平行流冷凝器的数值模拟

介绍多元平行流冷凝器的结构类型特点和前人的试验及理论研究成果,利用有限元软件对冷凝器空气侧百叶窗翅片的耦合传热进行数值模拟计算,揭示空气侧百叶窗翅片内部的流场结构,研究迎面风速和翅片间距变化对多元平行流冷凝器传热和流动性能的影响. 结果表明,多元平行流冷凝器换热性能随迎面风速的变大先变好,后趋于恒定;在其它结构参数不变的情况下,较小的翅片间距可获得较好的换热性能. 同时,在进口制冷剂流量相同的情况下,对3组不同扁管伸入集流管深度H模型进行数值模拟,得到制冷剂在各模型下出口流量情况.     

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.     

微肋角度对开缝翅片流动与传热性能影响的三维数值模拟

利用数值模拟的方法,结合计算流动与传热软件研究了空调系统用的翅片管式换热器开缝型翅片的开缝微肋结构对翅片整体的流动与传热特性的影响.将模拟结果与实验测值进行了比较,两者基本吻合.结合场协同理论分析了计算结果,得出了翅片开缝微肋在既定工况下存在最佳倾斜角度等结论,为改进翅片结构提供参考.     

新型三角孔翅片的对流传热及压降特性

为了充分利用边界层的起始段效应,以达到强化传热的目的,提出一种新型横排三角形多孔翅片。运用计算流体力学（CFD）软件对翅片热力性能进行了数值计算,与相关试验结果进行对比,验证数值分析的有效性与准确性。在此基础上,分析不同的开孔率以及孔错开间距等因素对新型多孔翅片热力性能的影响。结果表明:较大开孔率翅片总体传热特性优于较小开孔率翅片;孔错开间距为1/2单元宽度的翅片具有较大的传热品质因子,传热性能更好。最后,通过与锯齿翅片传热品质因子j/f^1/3进行比较得出,三角孔翅片具有较优越的传热性能。     

管带式散热器空气侧传热和阻力特性实验研究

文章采用换热器风洞实验,对22种不同结构参数的矩形波纹翅片管带式散热器进行传热和流动阻力性能实验,选用361组工况点的实验数据,经过多元线性回归,获得适用于矩形波纹翅片散热器空气侧传热因子j和摩擦因子f的计算模型,预测散热器的传热和阻力特性。研究结果表明,雷诺数在400～3 840范围内,换热器空气侧散热量、压降的计算值与实验值之间最大相对误差分别为9.14%、10.05%,标准误差分别为8.62%、3.75%,计算值与实验值之间吻合性较好。     

百叶窗式翅片换热器中的耦合传热

对汽车上常用的百叶窗式换热器的传热过程进行了分析,建立了翅片内导热与翅片间耦合对流换热的物理数学模型,并采用数值分析方法对该耦合传热问题进行了数值模拟计算.计算结果揭示了百叶窗翅片换热器内部的流场结构和换热状况.与经验公式计算结果相比,数值计算的百叶窗翅片换热器通道阻力和换热系数显示出与实测值更好的一致性.     

强制对流时垂直放置矩形直翅片的最优间距

研究了不同空气流速时翅片间距为０．９￣１０ｍｍ范围内垂直放置矩形直翅片组的稳态传热性能,探讨了翅片间距对翅片组散热性能的影响。以单位传热基面面积上翅片组的散热速率最大为衡量标准,在本实验所用翅片的参数范围内,当雷诺数从１０００增大到１６８００时,最优翅片间距从３．２ｍｍ减小到２．０ｍｍ。用散热片组的当量直径作定为定性尺寸,得到了计算翅片组平均对流传热系数的无量纲传热准数关联式。     

蒸发式乏汽凝汽器换热性能的实验研究

建立了蒸发式乏汽凝汽器性能测试平台,研究了喷淋水量及管间风速对蒸发式乏汽凝汽器换热性能的影响,结果表明喷淋水量存在最佳范围为0.4~0.5 L·m-2·s-1,且在实验研究范围内,凝汽器换热性能随管间风速的增大而增强.并在选定的喷淋水量和管间风速条件下研究了管内蒸汽通量对蒸发式乏汽凝汽器换热性能的影响.     

空气-水鼓泡流动的阻力与蒸发传热特性

实验研究了一种新的适用于蒸发冷却过程的鼓泡装置的阻力与传热特性.实验中将换热盘管浸没于空气-水的鼓泡层中,空气-水两相流通过盘管的表面.这种换热方式可以极大的提高换热管与空气之间的换热系数,降低水泵功率的消耗,而且对气流速度的要求低于空冷式冷凝器.文中给出了空气穿过空气-水鼓泡层的压降以及盘管与冷却水之间换热的实验数据,该结果显示影响压降及换热系数的因素包括多孔板的几何尺寸,鼓泡层的高度,空塔速度及热流密度.换热盘管与冷却水之间的换热系数比管外降膜冷却的换热系数大2倍多.     

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.     

空调冷凝器的数值模拟及分析

以R22为制冷工质,根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等热力学基本定理建立了空调冷凝器的稳态分布参数模型.在空调系统设计工况下,对冷凝器过热气体区、气液两相区和过冷液体区分别进行了模拟计算.根据计算结果分析了冷凝器的流动和传热特性,结果表明气液两相区对冷凝器流动和传热的影响较大.与冷凝器的实际尺寸对比表明,模拟计算的结果是合理的.     

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．     

吸收LNG冷能的丙烷冷凝器低温传热性能

利用丙烷作为中间介质回收LNG冷量是解决LNG冷能利用过程中大温差传热问题的有效途径。对超临界LNG丙烷在冷凝器中的传热进行理论研究。根据丙烷所处的状态将LNG与丙烷的传热分为过热区、两相流区及过冷区。通过参数分析研究丙烷入口温度、冷凝器尺寸、丙烷流量等对冷凝器整体传热结果的影响规律。结果表明:适量增大LNG流量、减小丙烷通道的尺寸有利于LNG冷量的回收,而过热丙烷的入口温度对LNG冷量的回收影响不大;提高冷凝器传热效能的途径包括:找出最佳丙烷入口温度、适当减小丙烷流量以及减小丙烷通道尺寸。     

Analysis of condenser venting rates based on the air mass entransy increases

Condenser thermal performances, such as the back pressure and venting rate, are strongly affected by the tube arrangement. Condensers have three irreversible pro- cesses for the fluid flow, heat transfer and mass diffusion. The condenser venting rate is studied here based on an air mass entransy analysis. The air mass entransy increment rate for the steam and air mixture on the condenser shell side is expressed as a function of the distributed air mass fraction and the steam condensation rate to define the relationship between the condenser venting rate and the flow parameters. Condensers with three typical tube arrangements were analyzed numerically using the porous medium model. The results show that a bigger venting rate always corresponds to a smaller air mass entransy incre- ment rate. The air mass entransy generally decreases in the air concentration region and increases in the air cooling region under the combined action of the air diffusion and steam condensation. The numerical results indicate that the air cooling region of a condenser should be carefully designed and the cooling tubes should be properly arranged to guide the steam flow so as to weaken air concentration, and consequently to decrease the venting rate.     

凝汽器壳侧换热特性影响因素研究

影响电站凝汽器换热的因素有多种,研究这些影响因素有利于提高凝汽器换热性能。建立凝汽器壳侧流体流动与换热带有多孔介质概念的准三维数值模型,使用数值模型模拟实验凝汽器内部换热特性。在实验中,考虑冷却水入口质量流量、入口温度、蒸汽负荷、漏空气量对换热特性的影响;同样研究了湍流黏度、网格数对计算结果的影响。凝汽器入口参数直接影响凝汽器换热特性,漏空气量增大传热热阻,增大传热端差,降低传热系数;湍流黏度取值不同对数值结果有一定的影响;网格数对凝汽器实时仿真影响很大。