室外换热器流路布置对热泵空调器的性能影响分析

在压缩机、毛细管、室内换热器及室外换热器的几何结构尺寸均相同的情况下,对室外换热器的流路布置进行了优化.实验结果袁明:室外换热器作冷凝器时采用逆交叉流,作蒸发器时采用顺交叉流,这样能够提高换热器和热泵系统的性能,使得热泵空调的制冷和制热循环压缩机功率分别降低3.81%和5.46%,制冷量和制热量分别增加2.73%和2.78%.使制冷能效比EER提升6.82%,制热能效比COP提升8.73%.数值比较结果表明:优化后的流路布置可增大换热器各支路后半部分的传热温差和传热系数,从而提高了换热器的性能.     

单回路脉动热管传热性能的试验

通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性.分析了充液率和管径对热管传热性能的影响.结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能.     

射流冲击换热强化的场协同及热力学耦合

射流冲击换热具有广泛的工程应用背景,其垂直入射时的局部传热强化效应已得到了实验及数值方法验证.基于流动换热过程的热流散度方程,分别就固体壁面被加热及冷却两种情况,对射流冲击换热中传热及传质过程的交叉效应进行热力学分析.结果表明,射流冲击换热中蕴含了能量传递及转换过程的两种强化机制,即两个自发过程之间的场协同机制及一个自发过程与一个非自发过程之间的热力学耦合机制;无论加热壁面还是冷却壁面的情况下,当冲击流垂直壁面入射时,局部换热效果达到最优.揭示射流冲击换热强化的热力学机制,将为各种动力机械通过改变射流冲击叶片方式提高其能量传递转换效率提供理论基础.     

熵产生最小时不可逆Otto循环热机活塞运动最优路径

给定循环总时间和耗油量的情况下,以存在传热、摩擦等内、外不可逆性的Otto循环热机为研究对象,考虑工质与环境之间的传热分别服从牛顿传热规律q∝Δ（T）和线性唯象传热规律q∝Δ（T-1）,以循环熵产生最小为目标对整个循环活塞运动的最优路径进行了研究.利用最优控制理论得出了两种传热规律下无加速度约束和限制加速度时对应于循环最小熵产生时各冲程活塞最优运动规律及循环总时间的最优分配.限制加速度时各个冲程的活塞运动最优构型均由三段组成,均包含了一个初始最大加速段和一个末端最大加速段.给出了最优构型的数值算例,并与牛顿传热规律和线性唯象传热规律时最大输出功条件下的最优构型进行了比较.计算结果表明优化活塞运动规律后可使热机熵产生减小30%以上,这主要是通过减少功率冲程初始段传热损失引起的熵产生实现的.     

圆孔翅片管积霜工况下的制冷性能实验

实验研究证实,圆孔翅片管在无霜工况下的传热性能远优于平翅片管,但积霜工况下的传热与制冷性能是否优越没有得到实验验证.利用冰箱制冷系统,分别采用圆孔-半圆孔交叉翅片、圆孔翅片以及平翅片管式换热器,进行积霜工况下的传热和制冷性能对比性实验研究.考察了积霜过程对圆孔孔径大小的影响;分析比较了3种不同片型的有效制冷量、传热系数和实际制冷系数;比较了强化翅片的节能效果;采用有限元法求解出翅片效率,并分离求出实际对流换热系数,从而揭示了翅片表面的实际换热情况.结果表明:与平翅片相比,当最窄截面风速为0.5 m/s时,积霜工况下,圆孔翅片的传热系数平均提高了11.53%;对流换热系数平均提高了18.84%;实际制冷系数平均提高了6.83%;有效制冷量平均提高了6.02%;节省电能6.39%.圆孔翅片是3种片型中的最优片型.     

用格子Boltzmann研究多孔介质内的自然对流换热问题

用格子Boltzmann方法研究了方腔内二维多孔介质由于不均匀温度分布产生的浮力效应而引起的自然对流传热问题.通过数值模拟得到了多孔介质内流体的流场和温度场.详细讨论了孔隙度对自然对流传热的影响,并对孔隙度变化情况下的自然对流传热问题也进行了探讨.研究结果表明,在孔隙度恒定,且Da数比较小(≤10-6)的情况下,当Ra数较低时,孔隙度对自然对流传热的影响很小,当Ra数足够大时需要考虑孔隙度变化的影响;而在Da数较大(≥10-2)情况下,孔隙度对自然对流传热的影响非常明显.在孔隙度线性变化情况下,中间孔隙度c对自然对流传热有一定的影响,且对流与传热随着c的增大而变得剧烈.     

超临界水在垂直上升圆管中传热的数值分析

利用FLUENT对超临界水在垂直上升圆管内的传热特性进行了CFD研究,计算结果与Yamagata试验结果进行了对比.采用5种不同湍流模型对同一工况进行计算,结果表明RNG k-ε湍流模型所得到的计算结果与试验结果更为接近.在RNG k-ε湍流模型中比较了不同的y+下的计算结果,结果表明当y+≤1时计算结果与试验结果符合较好,y+=0.1时二者相符最好,最大偏差约为13%.最后选用RNG k-ε湍流模型并取y+=0.1计算了不同的热流密度下的传热特性,结果表明在大比热区低热负荷时传热会得到强化,而随着热负荷的增加,传热强化的效果会被减弱直到出现传热恶化现象.     

600 MW超临界机组采用双压凝汽器的研究

基于传热熵产最小原理对多背压凝汽器进行优化,分析得出各级传热面积相等时熵产最小,并通过比较传热过程中熵产的大小,导出负荷最佳分配公式.并以国内某600 MW超临界机组为例,计算了该机组采用双压凝汽器的优越性.     

高温铝液进入冷却剂传热过程的数值模拟

高温铝液在水中沸腾蒸发瞬变运动会引发蒸汽爆炸. 为研究高温熔融铝液在水中的传热规律,对不同工况下铝液进入冷却水的传热过程进行了数值模拟,获得了不同的入口速度及铝液温度时各观测点的温度变化曲线. 研究结果表明,入口速度越快以及铝液温度越高,传热则越快.     

水平冷凝强化管传热性能实验数据处理方法

针对在大温差传热工况下,使用对数平均温差法确定相变传热管的传热性能时产生较大偏差、不能确切的反映实际的传热情况的不足,以及根据测实数据处理的实际需要,提出了一种基于局部热流密度、应用遗传算法来处理传热性能实验数据,从而确定冷凝强化管的传热性能的方法.并用此方法对一种双侧表面强化冷凝管的实验数据进行处理,获得了管内外对流换热关联式.     

脉动热管倾角与外场热负荷耦合传热特性实验研究

热负荷与倾斜角是影响脉动热管传热性能的重要因素.在热负荷与倾斜角度相耦合的工况下对脉动热的传热性能进行分析.实验采用热电偶测温的方法,得到脉动热管在热负荷与倾斜角相耦合工况下的温度分布规律.实验表明:在相同功率下,倾斜角度为0°时脉动热管工作效率最高,倾斜角度为180°时脉动热管工作效率最低.当倾斜角度不变时,随着热负荷的增加脉动热管振荡周期减小,振荡逐渐趋于稳定.倾斜角度小于90°时,传热热阻随倾斜角变化不明显;当倾斜角大于90°时,随着倾斜角的增大传热热阻增加.     

不同流动状态下98％硫酸的强化传热

通过数值模拟,研究了98％硫酸在内插旋流片缩放管管内的传热与流阻特性,并与光滑管、缩放管空管的传热效果进行了对比,分析了不同流动状态和热物理性能对内插旋流片缩放管类换热器综合传热性能的影响,揭示了速度场与温度场之间的协同性.结果表明:层流时内插旋流片缩放管的综合传热性能优于缩放管空管,湍流时则相反;小扭率有利于内插旋流...     

车用散热器百叶窗布置方式的数值模拟与分析

针对车用百叶窗翅片式散热器的传热和流阻特性,采用数值模拟计算方法对百叶窗对称布置和非对称布置2种方式的散热器进行了研究分析,通过计算百叶窗翅片空气侧的传热量、传热因子和压降,以及散热器综合性能评价因子,获得了综合性能较优的百叶窗布置形式.结果表明,在相同的进出口边界和给定的几何参数条件下,对称布置的百叶窗翅片具有较高的传热性能,但流阻性能较差.当空气入口速度为5.58,m/s时,与非对称形式相比,对称布置时的传热量提高了14.7%,压降却增加了29.3%;在不同的空气入口速度条件下,对称布置时百叶窗翅片具有较高的散热器综合性能评价因子,因此,百叶窗对称布置时散热器综合性能较好.     

微圆管内非共沸混合工质流动沸腾传热强化

分别进行了R32/R134a在水平微圆管、细圆管和小尺寸常规管道内的流动沸腾传热试验.在定义微圆管传热强化系数Ec(相对于细圆管和小尺寸常规管道的传热强化系数分别用Ecm和Ecs表示)的基础上,从不同强化管内流动沸腾传热机理的角度分析了Ecm和Ecs在不同试验工况下的变化规律及其与传热机理的关系.结果表明,试验工况范围内Ecm和Ecs分别在1.01～2.33和1.03～3.54之间变化.绝大部分试验工况下Ecm的值较小且变化很小,Ecs则较大且有明显变化;高热通量和高质量干度下Ecm和Ecs的值都较大.微圆管内流动沸腾传热强化效果与传热机理及其转变区域密切相关,当微圆管内传热开始出现恶化和较高热通量下微圆管内核态沸腾传热占绝对主导地位时,微圆管传热强化效果明显.     

水平旋转圆筒表面对流传热和传质实验

采用微热偶式测温和测湿技术,分别对大直径水平旋转圆筒表面对流传热和传质特性进行了对比实验研究.实验数据验证了在圆筒表面对流传热和传质之间存在着良好的可类比性,即旋转对圆筒表面对流传热边界层温度场分布和局部努塞尔数的影响规律与旋转对传质边界层浓度场分布和局部舍伍得数的影响规律相似,但顺向侧和逆向侧之间存在着明显的差异;旋转对圆筒表面平均传热努塞尔数数和平均传质舍伍得数的影响规律也相似,都存在临界雷诺数.当旋转雷诺数小于或等于临界雷诺数时,平均努塞尔数和平均舍伍得数随旋转雷诺数的变化基本保持不变;当旋转雷诺数大于临界雷诺数时,平均努塞尔数和平均舍伍得数随旋转雷诺数的增大而增大.实验中还发现,由于传热和传质的边界层条件不同,热质交换共存时的临界雷诺数小于纯对流传热时的临界雷诺数.     

不同厚度储能单元内相变传热强化及经济效益

以正十八烷为相变材料,在等热流加热条件下,对不同厚度大长宽比矩形储能单元内的相变材料融化传热过程进行试验.通过对融化相变过程中储能单元被加热面的温度检测,验证融化过程中存在相变材料固相部分的重力沉降效应,该效应强化了相变传热.试验结果表明,不同厚度的储能单元均在倾斜角为90°时融化相变传热的效果最佳;通过经济效益分析,得储能单元厚度为20mm,倾斜角为90°时,在提高相变传热的基础上经济效益最佳.     

不同深度凹陷内湍流流动与传热性能的数值研究

采用标准k-ω湍流模型对具有不同深度的凹陷涡发生器表面湍流传热性能进行了数值计算,获得了雷诺数(Re)在8 500~60 000内不同深度的凹陷表面湍流传热、流阻和流动特征,并拟合了传热和摩擦因子关系式.凹陷表面平均传热性能和摩擦因子随着深度的增加而增大,并且Re越高传热性能和摩擦因子越高.在低Re值(Re=8 500)时深度比(σ,凹陷表面深度与截面直径之比)为0.1和0.3的凹陷传热相差不大,平均性能较光滑平板增强约40%左右;而在高Re值(Re=50 500)时后者比前者传热提高约11%,平均换热性能较光滑平板分别增强42.1%和51.6%,摩擦因子提高30%~120%.相对于光滑通道,凹陷表面综合热性能提高10%~35%,综合热性能随凹陷深度的增加而逐渐减小.详细的凹陷表面传热分布还表明,深度比为0.1和0.2的浅凹陷涡发生器局部传热分布对称,而深度比为0.26和0.3的深凹陷局部传热分布是非对称的,这主要是由于浅凹陷与深凹陷内部具有不同的涡流结构.     

梯型流道传热面流动及传热特性研究

提出了一种新型的梯型流道传热面,它能克服等截面流道传热面的缺陷,在空气流动方向上具有较均匀的温度分布.搭建了标准的风洞试验台,对相同的总传热面积和流动条件的梯型和等截面传热面热交换器的传热系数进行了对比试验,并验证了数值仿真方法的可行性.试验和仿真结果表明:当1 300≤Re≤4 000时,梯型流道比等截面流道热交换器的传热系数有所提高;倾角β一定时,随着空气流量的增加,温度场分布越来越均匀,且流场尾部的湍流强度也越强;当0≤β≤arctan(1/12)时,随着β的增加,空气侧对流换热强度和压降随之增加,同时温度场的分布越来越趋于均匀.引入评价指标DEC,可以得出梯型流道比等截面流道传热面具有更好的综合传热性能.     

基于改进多目标遗传算法的连铸二冷过程优化

采用一种改进的多目标遗传算法对二冷工艺进行优化.改进的多目标遗传算法应用概率法选取选择算子，根据适应度值来动态计算交叉和变异概率，能够得到更好的全局最优解，提高算法精度和整体性能.在基于凝固传热模型的二冷优化过程中，采用变间距差分法离散求解传热方程，对比粒子群算法、多目标遗传算法，改进的多目标遗传算法搜索效率高，得到的价值函数最小.在实际生产中，采用优化后的二冷工艺，使得总用水量减少约10%，提高了铸坯质量，达到了节能降耗的要求.     

非均匀槽道平板热管的传热性能实验

设计加工了2种具有非均匀槽道结构的平板热管并进行实验,分析了充液率和加热功率对平板热管传热性能的影响。结果表明,当平板热管的充液率越高时,其启动所需的时间越长。在同样的加热功率和充液率下,鱼骨形槽道平板热管启动性能更优;充液率一定时(如60%),在较低功率范围内(60~170 W)鱼骨形槽道平板热管传热性能更好,最小总热阻为0.14℃/W;而交叉槽道平板热管在实验功率范围内(60~350 W)热阻持续降低,其最小总热阻为0.10℃/W。