基于新流动沸腾传热关联式的微通道平行流蒸发器数值模型

提出了一种基于新流动沸腾传热关联式的微通道平行流蒸发器数值模型,并与文献中的实验数据进行对比,以验证微通道平行流蒸发器数值模型的正确性.其中,在制冷剂流量为34.6~245.6kg/h,蒸发压力为200~500kPa的条件下,分析了4种流动沸腾传热关联式对所提出的数值模型的影响.结果表明,在所采用的99%的实验数据下,新流动沸腾传热关联式的预测误差在±30%范围内.与此同时,采用所提出的微通道平行流蒸发器数值模型预测微通道平行流蒸发器的制冷量、制冷剂过热度、空气侧和制冷剂侧压降所产生的平均绝对误差分别为1.5%、18.8%、14.2%和19.8%.     

CO_2微通道气体冷却器压降与传热特性研究

在微通道平行流式气冷器内进行了CO2的压降和换热特性实验研究,探讨了跨临界CO2循环换热过程中制冷剂质量流量、系统压力对气冷器换热性能、进出口压降的影响.实验结果表明:在接近临界温度时,CO2物理性能受压力和温度的影响较大,换热系数是远离临界区的7～9倍;随着CO2质量流量的提高,微通道管内流体Re相应提高,而较高的Re又使得湍流扩散率、管内温度梯度增大,同时在制冷剂入口附近的微通道换热器高温区域面积增大,表明当系统压力相同时,制冷剂入口温度随CO2质量流量的增加而增大.在一定的质量流量或压力下,存在着一个最佳的压力或质量流量,使得气冷器进出口压降达到最小.随着Re增加,气冷器的CO2压降关联式的预测精度均有所提高,为此提出了新的换热关联式和压降关联式.     

环形狭缝通道内干涸点及其位置的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围为 2 .0～ 4 .0MPa ,质量流量 5～ 1 8kg/h ,间隙为 1mm的环形狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 ,分析了影响干涸点 (DO点 )的界限含气量及其位置 (Lcr)的有关因素 ,采用多元线性回归分析技术整理试验数据 ,得到了有关干涸区传热特性的经验公式 ,试验结果与计算结果误差为± 1 0 % ,此关系式可以用来预测实验范围内的界限含气量及其位置     

沼气水洗技术中解吸工艺对提纯性能的影响分析与优化

以中试规模的25 Nm³/h沼气压力水洗提纯实验系统为基础,耦合填料吸收塔/填料解吸塔和填料吸收塔/旋转解吸床两种工艺,研究解吸工艺对提纯性能的影响以及强化解吸的优化对比。塔/塔系统实验结果表明,当鼓风量Q_a从0增至20 Nm³/h时,吸收塔的分离效率快速上升(产品气CO₂体积分数y₂至3%以下)而后趋向稳定,权衡效率与能耗下Q_a与进气流量G的优化比值在3～4之间。在压力为0.85～1.15 MPa、温度为10～25℃、液气比1∶8～1∶5、进气CO₂体积分数为35%～50%及进气流量为15～30 Nm³/h条件下,分析了解吸对分离性能的影响程度及机理,发现当进水CO₂摩尔分数达0.000 1时相对纯贫液的传质单元数N_OG上升幅度在15.7%～42.8%之间。通过塔/床系统实验得出当转速增至840 r/min时,y₂快速下降至2.02%而后趋向稳定...     

O2/CO2气氛下乙烷可燃极限的实验研究和计算

可燃极限是表征燃烧特性的重要参数之一.本文以5L圆柱形反应器为基础,搭建了可燃极限实验系统,对O₂/CO₂气氛下乙烷的可燃极限进行研究,并与空气气氛下乙烷的可燃极限进行了对比.结果表明,高浓度的CO₂降低了可燃气的可燃上限,提高了可燃气的可燃下限,分析了高浓度CO₂对可燃极限的影响机理.根据热理论,推导出C₂H₆/O₂/CO₂可燃极限的计算方法,将实验值与计算值进行比较,平均绝对偏差在2.2%以内,两者吻合较好.     

立式径向流吸附器传热传质过程模拟研究

为了揭示立式径向流吸附器吸附层内CO₂和H₂O竞相吸附的传热传质规律,基于已有的氧化铝和分子筛的CO₂和H₂O的吸附实验数据,采用计算流体动力学（CFD）技术对吸附层的CO₂和H₂O的二元吸附过程进行研究,建立了吸附层内CO₂和H₂O竞相吸附的传热传质数学模型,分析了流动均匀性和吸附性能的关系,同时对比了4种结构吸附器的吸附性能。结果表明：吸附过程中流动均匀性是反映吸附器内流场分布的参数,与吸附性能变化规律相近,且可侧面反映立式径向流吸附器的吸附剂利用率和吸附性能;向心Z型的吸附器其CO₂与H₂O穿透区域不同,其他3种结构的CO₂与H₂O穿透区域相同;向心π型的吸附器其CO₂穿透区域和主要吸附区域为进气侧吸附层区域,其他3种结构为与进气侧相对的吸附层区域;吸附器性能方面,离心π型的性能最好,压降相对于向心...     

超临界CO2流体萃取南方红豆杉针叶中的紫杉醇

采用超临界CO₂萃取法从南方红豆杉针叶中提取分离紫杉醇,重点考察了萃取条件对紫杉醇提取率的影响.结果表明：用含水10%~15%的乙醇为夹带剂,且夹带剂与CO₂流体的体积比为0.12时为最佳萃取溶剂;萃取压力30 MPa,萃取温度50 ℃,时间2 h为最佳萃取条件.最佳条件下萃取率可达93%以上.     

板翅式换热器不同气液入口分配方式的分配性能对比分析

采用计算流体动力学方法对换热器单层通道处的气液相"先混合、后分配"的传统入口分配方式(方式A)和气液相"先分配、后混合"的新型入口分配方式(方式B)分别进行数值模拟。通过分析气液总流量在0.078~0.291 kg/s和液相质量分数在7.8%~91.4%内的换热器入口气液流量分布的不均匀度和流量标准方差等评价指标,对两种入口分配方式的分配性能进行评估。结果表明:相同流量条件下,方式B比方式A的气液分配不均匀度更小。流量的增大会导致两种方式的气液分配不均匀度升高,其中方式A的气液分配不均匀度增幅更大。随着液相质量分数增加,方式A的气液不均匀度降低,方式B的气液分配不均匀度小幅升高,但方式B的气液分配不均匀度一直比方式A小,且保持较低值。方式B比方式A更能有效地提高板翅式换热器的流体流动分配均匀性。     

环状狭缝通道流动沸腾压降的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围 2 .0～ 3.5MPa ,质量流量 5～ 18kg/h ,热流密度 0～ 2 10kW /m2 ,间隙为1～ 2mm的环状狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 .分析了影响流动总压降的诸因素 ,如进口压力、进口水温和质量流量等 .模拟出了计算摩擦压降的经验关系式 ,试验数据与计算结果误差约± 15 % ,此关系式可以用来预测该实验范围内的摩擦压降     

微肋阵通道沸腾起始点实验研究

以去离子水为工质,在质量流速G=292.8~412.2 kg/(m²·s),入口温度T_in=50.6~81.5 °C,热流密度q"=10.1~87.1 W/cm²的条件下,对圆形、菱形和椭圆形微肋阵通道内沸腾起始点特性进行了实验研究。对微肋阵通道内单相对流传热和两相沸腾传热过程的分析结果表明,壁温和压降曲线的变化趋势均可作为沸腾起始点的判定依据。通过分析各实验参数对沸腾起始点热流密度的影响趋势,发现微肋阵通道内沸腾起始点热流密度随质量流速的增大而增大,但是随着入口温度的增大而减小;在相同工况条件下,圆形、菱形和椭圆形微肋阵通道沸腾起始点热流密度依次减小。     

超临界CO2热泵蛇形管气冷器传热特性研究

为了减少能源消耗、提高CO₂热泵的效率,基于Fluent软件,采用数值模拟方法对超临界CO₂在蛇形管气冷器中的传热特性进行研究。主要探究蛇形管内超临界CO₂的流动特性,通过改变操作压力、CO₂和冷却水的质量流量,分析蛇形管的传热性能。结果表明,蛇形管中离心力周期反向,会使温度和速度梯度呈周期性的内侧和外侧交互扩散的趋势;超临界CO₂压力越靠近临界点,平均传热系数越高,压力为8 MPa下的平均传热系数相较于9 MPa和10 MPa分别提高了24.37%和42.53%;超临界CO₂的平均传热系数随着CO₂质量流量的增加而增大,随着冷却水质量流量的增加而降低,冷却水质量流量的增加不会对峰值点的传热系数产生影响,但会使峰值点出现的位置提前。研究结果为超临界CO₂热泵蛇形管气冷器的设计、运行及热效率的提升提供了理论依据。     

环保型CO2跨临界制冷系统

自然工质CO2是一种不对臭氧层产生破坏,具有很小的温室效应系数的制冷剂,本文介绍了跨临界CO2制冷系统的构成和控制特点,分析了影响其性能的主要因素,设计了CO2制冷压缩机、换热器、节流机构的关键技术,影响CO2制冷压缩机性能的主要因素是泄漏,影响压缩机以及所有循环系统配件安全性的主要因素是其结构强度,CO2制冷系统换热器设计的趋势是采用高流量密度的小管径和微通道换热器,这有利于提高换系数和承受高压,节流阈把高压侧压力节流到蒸发压力,同时控制高压压力并使其随气体冷却器出口温度的变化而变化,CO2,制冷系统调节特性与传统制冷系统不同。     

直管套管内超临界二氧化碳热力性能研究

为了解决气冷器内不可逆损失对换热性能的影响问题,提高直管套管式气冷器的热力性能,对超临界二氧化碳套管式气冷器内二氧化碳与冷却水之间的热量传递过程进行了研究.采用Fluent数值模拟软件与熵产分析方法,通过改变操作压力、二氧化碳质量流量及冷却水的质量流量和进口温度进行数值计算,得出气冷器中二氧化碳和冷却水沿管长的温度分布...     

微通道热沉内液氮的流动沸腾换热实验

通过实验研究了质量流量在62.6~598.6kg/(m2·s)下不锈钢材质的平行微通道热沉内液氮流动沸腾的传热特性,并将实验所测得局部换热系数与经验关联式计算所得结果进行比较.结果表明:在核态沸腾阶段,随着干度增大,热沉的局部换热系数增加并逐渐达到一个峰值;当干度继续增大时换热系数逐渐减小;热沉的局部换热特性受其流型和低温流体工质特殊性的影响,在干度较低的条件下,其实验结果与模型预测结果的变化趋势一致,但预测值大于实验值.     

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。     

基于ANSYS Workbench的聚合物熔体孔芯式冷却结构数值模拟及优化

提出了一种结构强度大、冷流体流道独立密封的孔芯式冷却结构,采用数值模拟计算分析孔芯直径和孔芯数量两个主要结构参数对熔体冷却均化性能的影响规律,并利用综合评价指标计算得到了一定工艺条件下的最优结构参数值。研究结果表明：与孔芯数量相比孔芯直径对结构冷却均化性能的影响更加显著;适当减小孔芯直径、增大孔芯数量有助于减小孔芯结构的压力损失,提高孔芯结构的冷却均化性能;在固定外形尺寸且10 kg/h产量的工艺条件下,最优化结构参数值为孔芯直径6 mm,孔芯数量12。     

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.     

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.     

气-液分布导流片对超重力旋转床吸收性能的研究

以CO2-NaOH体系为研究对象,研究了超重力旋转床内构件中气-液分布导流片对吸收性能的影响。重点考察了3种不同气-液分布导流片对超重力旋转床中NaOH对CO2吸收过程的流动特性、传质性能的研究。实验结果表明,不同的气-液分布导流片对流体在超重力旋转床中的流动性能产生一定的影响,当采用顺时针偏转的液体分布导流片、径向无偏转的气体分布导流片时,气液两相为顺流接触,可增长液体吸收剂与气体接触时间,获得较好的传质效果。以CO2-NaOH体系为研究对象,传质系数为不添加气-液分布导流片的2.83倍,CO2的脱除率可从43.34%提高到80.00%。     

板翅式机油冷却器传热性能和阻力特性的实验

选取了发动机机油冷却器的4个主要厂家生产的同一型号的8个板翅式机油冷却器进行了传热和阻力特性的实验研究.结果表明,由于生产工艺的不同,机油冷却器的传热性能和阻力特性有较大的差异.根据机油冷却器传热性能和阻力特性的实验数据拟合了换热量、阻力、传热系数随机油流速的变化关系,可为机油冷却器的结构设计及选型提供依据.