空调翅片管换热器研究进展

本文介绍了目前国内外空调行业普遍采用的翅片管换热器的研究情况,通过对平片、波纹片、开缝及百叶窗片强化翅片管换热器的研究进展介绍,指出了目前翅片管换热器研究的不足,展望了研究方向。     

翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响

对使用条缝翅片管换热器的空气源热泵空调器在结霜工况下的动态性能进行了试验研究,用显微照相法测量了不同条件下室外换热器表面的霜层厚度,并与采用平翅片管换热器的热泵样机试验结果进行了比较.结果表明:在结霜初始阶段,条缝翅片管换热器表面霜层增长速度远大于平翅片管换热器,结霜循环周期大大缩短;对于低相对湿度工况,条缝翅片管换热器在结霜过程中出现了一段表面霜层厚度几乎不增长的时间段,使得其结霜周期显著增大;与使用平翅片管换热器的热泵样机不同,使用条缝翅片管蒸发器的热泵机组的制热量及性能系数随环境空气相对湿度的升高而大幅度降低.     

三种大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片形式以及管排数对空气侧强化传热的影响，分别对9排和12排带平直、开缝、纵向涡3种翅片形式共6个翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究，发现开缝翅片管换热器的传热性能高于带纵向涡翅片管换热器和平直翅片管换热器，但阻力相应也增加，带纵向涡发生器的翅片传热性能略低于开缝翅片，但阻力却只比平直翅片稍大，这表明采用这种翅片形式可获得较好的综合性能．不同管排数的同一片型换热器的努塞尔数及阻力因子相差很小，可以认为与管排数无关．在试验的雷诺数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式，可为相关的理论研究和工程应用提供参考．     

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.     

空调全铝新型换热器结构优化与性能研究

对新型家用空调换热器的物理模型单元进行合理的简化处理后,利用Fluent软件对换热器波纹翅片进行了优化设计,得出优化后换热器波纹翅片的结构尺寸,为实际设计和研究提供了理论依据.按照结构优化结果生产换热器试验样件,利用空气焓值法对使用新型换热器和翅片管式换热器的家用空调机进行了对比实验,实验结果表明:采用传热面积和体积都较小的新型换热器后空调的制冷量有所增大,总耗功率却基本不变,空调的效能比提高5%,是目前家用空调翅片管式换热器的理想替代品.     

不同材料翅片管换热器特性的试验研究

针对目前对翅片管换热器的试验研究大多不涉及到接触热阻,或者实际上将接触热阻归纳到气体侧热阻中的问题,对翅片管换热器的接触热阻进行了研究,逐步积累有关的数据。利用风洞试验台研究了在相同的加工工艺条件下,基管和翅片材料对接触热阻的影响。通过对4种工程常用材料的翅片管换热器的试验研究,在工业常用的雷诺数Re范围内给出了换热和阻力特性的试验关联式。试验结果表明,在1 300Re4 500的范围内,铁白铜管-铝翅片管外空气努赛尔数比304不锈钢管-铝翅片高28%~40%,在相同的加工工艺以及相同的翅片材料(铝)的情况下,304不锈钢管比铁白铜管增加的附加接触热阻为4.53×10-3 m2·K·W-1。本试验的不确定度为7.28%,接触热阻数据可靠,可供工程实际选用。     

翅片管换热器可用能仿真模型研究

建立了一种新的翅片管换热器可用能仿真模型用以模拟换热器内部的分布情况.该模型将翅片管换热器模型看成是由有向矩阵连接若干单管模型组成的.本文引入并给出了有向矩阵的构建方法,提出了"列优先"的换热器模型求解算法,并针对一翅片管蒸发器计算算例进行了可用能模型的应用计算.     

翅片管换热器定制计算与应用

通过引入模糊和灰色关联模型,给出了一个新的定制要素的选择方法,并以空调的定制要素选择为例,分析得出换热器是最主要的定制要素.通过进一步对空调系统的分析,给出了翅片管换热器的定制过程和方法,编制了翅片管换热器定制软件,设计出一个通用的换热器的定制计算模型和软件平台.经过2年的实际应用检验了该定制方法的有效性.     

地源热泵型地下连续墙内埋管换热器优化设计

根据地下连续墙内埋管换热器传热模型及埋管内流体温度场提出了地下连续墙内埋管换热器换热能力和出水温度的计算方法,并基于正交分析给出了上部建筑负荷最大时地下换热器的换热量及出水温度最高值的回归公式.在此基础上,根据出水温度最高值、单组埋管长度以及地下连续墙单幅宽度等限制条件提出了地下连续墙内埋管换热器的优化设计方法,并以上海自然博物馆地下连续墙内埋管为例进行了计算.分析表明,该优化设计方法计算简便,容易为工程设计人员所接受.     

含相变的缠绕管换热器设计及多目标优化

为实现含相变的缠绕管换热器的优化设计,提出了一整套计算模型,对传统模型中的Gilli公式进行了改进,大幅提升了该模型的计算速度。基于提出的计算模型以及非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)利用Python语言编写了缠绕管换热器的多目标优化程序,以径向间距、轴向间距以及缠绕角作为设计变量,以总换热系数、管程及壳程压降作为目标函数对缠绕管换热器的几何结构进行了优化设计。通过实例验证,改进后的模型传热误差最大不超过3.6%,压降误差最大不超过8.5%,因此改进的计算模型具有较高的可信度。程序优化结果表明：相比初始结构,优化结构一总换热系数提高了7.1%,而壳侧压降降低了21.0%,管侧压降降低了0.7%;优化结构二总换热系数基本不变,壳侧压降降低了23.0%,管侧压降降低了27.0%。因此该优化程序可以有效优化缠绕管换热器的几何结构。     

湿法脱硫系统中的新型高性能气气换热器

对一种大直径三维内肋管进行了管内对流换热实验研究,实验结果显示,与光滑管相比,其强化换热因子hl/hs在1.65～1.70之间,而压降比ΔPl/ΔPs在1.65～1.89之间;基于对换热和管壁温度影响因素的分析,提出了一种新型气-气换热器,并研究和提出了该换热器的设计计算方法;通过工程实例表明,该换热器管壁温不仅比光滑管换热器明显提高,而且换热能力提高约20%;另外,与其它类型的换热器比较,具有较高的综合性能。     

Heat Transfer and Friction Characteristics of Wavy Fin with Hydrophilic Coating under Dehumidifying Conditions

An experimental study on the airside heat transfer and friction characteristics of seven hydrophilic-coated wavy finned tube heat exchangers is performed under dehumidifying conditions. The effects of fin pitch, number of tube rows and inlet air relative humidity on the airside characteristics are investigated. The airside heat transfer and friction characteristics are presented in the form of Colburn factor and friction factor, respectively. The test results indicate that the Colburn factor and friction factor increase with decreasing fin pitch. The Colburn factor of 2tube row heat exchanger is higher than that of 3 row heat exchanger, while their friction factors are nearly equal. As the inlet relative humidity increases, the Colburn factor increases and the friction factor is almost unchanged. The airside heat transfer and friction correlations are proposed for the hydrophilic-coated wavy fin with mean deviations of 6.5% and 9.1%, respectively. They can be used to design or evaluate hydrophilic-coated wavy fin-and-tube heat exchangers.     

换热器管板的参数化设计

应用对话框技术进行了参数输入的程序设计,并用Autolisp语言实现了各类换热器管板的参数化设计。程序的使用有效地提高了管板的设计效率和设计质量。     

非均匀风速下翅片管换热器冷剂流路稳健设计

非均匀风速分布对翅片管换热器的性能影响显著.采用EVAP-COND软件,针对R22和R410A两种制冷剂,在空气进口状态、流量、换热器的几何结构尺寸相同的情况下,研究了4种典型的不均匀风速分布形式及风速不均匀度对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器性能的影响,并对比了三种不同流路布置的换热器性能,结果表明:蒸发器性能受不均匀风速分布的影响比冷凝器更显著,且风速不均匀度越大,换热器的性能越差;通过优化换热器的流路布置可以明显提高换热器的性能.提出一种全交错型流路设计,显著降低了风速分布变化对换热器性能的影响.     

管翅换热器换热与流动的三维定常特性分析

为了深入了解单排管翅式换热器换热和流动特性,在雷诺数为100~600之间,翅片间空气为定常层流条件下,利用复合坐标网格系统及对流、导热相结合的数值分析方法,对5种不同几何参数平板翅紧凑管翅式换热器的流场、温度场、换热系数、传热量、压降、翅片效率进行了模拟计算和分析。结果表明:翅片越薄,单位体积、单位质量的传热量越大;在一定雷诺数条件下,存在一个最佳的翅片间距,并使得换热量最大;对所讨论的5种情况来说,当雷诺数为400时,翅片宽度较小的?热器的总传热量比其他4类高10%左右,但压力损失的降低变化不大。无论在哪种条件下,翅片后半部的传热量占全部传热量的25%以下,并且当雷诺数较低时,该比例会更低。     

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.     

管壳式换热器设计软件的开发

为提高管壳式换热器设计效率,以VB程序语言为平台,基于换热器壳侧传热性能指标设计开发了管壳式换热器计算软件。用户通过使用软件既可设计出满足给定换热量要求、规定压降条件的一系列国家标准弓行板式换热器结构;又可设计新型螺旋折流板换热器。软件计算准确性较高,可供工程设计及类似软件开发借鉴。     

强制对流翅片管式换热器结霜性能的研究

建立了恒流条件下的强制对流翅片管式换热器的结霜模型，并用实验结果验证了模型的可靠性．将结霜模型和风机性能曲线联合起来考虑，在更加切合实际的情况下，模拟了换热器在结霜工况下的热力性能．研究发现，换热器结霜引起了翅片效率、空气流通率及翅片性能的显著降低，同时还伴随着空气侧压力降上升．讨论了改变风机类型、翅片间距以及翅片厚度在内的几种设计参数对结霜性能的影响．     

轴流型换热器壳程的传热优化设计

本文分析了在空心环支承条件下光滑管管束与缩放管管束换热器的壳程流体压降与传热膜系数分布，对换热器壳程传热设计做了优化分析，认为管束的排列结构与长径比是优化壳程传热的重要因素。     

扁管连续肋片肋效率的数值分析

连续肋扁管换热表面在内燃机车中冷器和散热器中大量采用 ,而其肋效率一直用近似的等效方法计算 ,结果有一定偏差。这里用有限差分法对扁管连续肋片的肋效率进行数值分析 ,讨论了肋片组合参数中不同参量变化时对肋效率的影响 ,给出了扁管顺排和错排对肋效率的影响 ,给出了扁管顺排和错排的肋效率曲线 ,对连续肋扁管换热器的设计有一定的参考价值。