关于换热器热力学性能评价指标的分析与讨论

在分析和讨论常见的换热器热力学性能评价指标－－Ｙｏｎｇ效应η和无因次熵产数Ｎ。在实际应用时存在不足的基础上，引入了一个新的换热器热力学性能评价指标－－无因次熵产率（Ｙｏｎｇ损率）Ｎ，分析了讨论的结果表明，该指标不仅物理意义明确，而且适用范围更广，在换热器的热力学评价时优于Ｙｏｎｇ效率η和无因次熵产数Ｎ。     

管槽内对流换热过程的热力学分析及性能评价

利用热力学第二定律对壁面温度恒定状态下的圆形流道、三角形流道和矩形流道内充分发展区层流对流换热过程进行了研究,得到了熵产数的一般表达式;定义了对流换热过程可用能损率,讨论了入口换热温差、流体温升和流动阻力对可用能损率的影响,并对几种典型流道内对流换热过程的热力学性能进行了比较;同时,从降低可用能损率的角度出发,得到了最小可用能损率所对应的最佳入口换热温差。     

换热器(火用)分析与热经济学分析

对换热器的热量(火用)损失和(火用)效率进行了分析。指出为取得较高的(火用)效率,传热单元数和水当量比应仔细选择,它们有一最佳值。对换热器进行了热经济学优化计算,得出换热器最佳参数与燃料种类、发热量、价格、换热器传热系数、烟气进换热器温度和换热器单位传热面积投资有关,并对它们之间的关系进行了讨论。     

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.     

支路数对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器性能的影响

在空气的进口状态和流量、换热器的几何结构尺寸、管路排布方式等相同时，研究了支路数对蒸发和冷凝两用换热器流动与传热性能的影响规律．结果表明：随支路数增多，空气与制冷剂间的传热温差会增大，但总传热系数却会变小；室内换热器作蒸发器时，换热量先升后降，最小值比最大值小23．2％，存在使换热量最大的最佳支路数，在支路数小于或大于最佳支路数时，换热量的主导因素分别为传热温差与总传热系数；室内换热器作冷凝器时，换热量随支路数增多单调递减，最小值比最大值小40．55％，总传热系数始终是制约换热量的主导因素．因此，为协调并同时提高制冷、制热循环的效率，需要优化热泵系统中换热器的支路数．     

管内湍流传质Yong损机理分析

根据常温下充分发展湍流Yong传递方程组，研究了壁面常质量流管内湍流传质Yong损的机理，计算了由于粘性耗散、径向和轴向传质不可逆性引起的Yong损率随流体的性质、雷诺数、边界条件数及空间位置的变化规律，对单位长度总Yong损率的计算表明，对给定的流体，单位长度总Yong损率是传质单元几何参数、边界条件和雷诺数的多元函数，由此可通过Yong损率最小化设计和优化传质过程与单元。     

翅片管换热器的翅片效率与传热性能

研究了３种不同管排数的百叶窗式翅片管换热器的换热特性，由试验数锯整理出传热系数与流速的关系，以试验数据为依据对翅片表面温度场进行了数值计算，导出百叶窗式翅片的翅片效率计算式并根据估算分离法的原理整理出换热准则方程式，为设计百叶窗式翅片管换热器提供了方便．     

离心油泵输送粘性流体时的性能换算方法

概述了离心油泵输送粘性流体时性能换算的各种方法。以3种不同比转速离心油泵在变转速，变输送介质粘度下的性能实验为基础，考察了3种常用的性能换算方法的适用性，并从无量纲准则数出发，对实验数据进行了归一化处理。在此基础上，选定能较好反映粘性输送时离心油泵性能变化规律的准则数，初步制作能反映油泵水力设计及加工水平的性能换算诺莫图。     

综合考虑传热、流动与投资的换热器性能优化

在给定换热器传热量下导出使投资费用最少的换热表面的最佳匹配准则和使流动传热过程火用损失率最小（即反映运行费用最省）的换热性能最佳配比准则，并利用两准则间的相关性对换热器进行综合性能优化，从而获得最佳的结构参数、性能参数和运行参数．为显示优化方法过程，以圆形肋片管换热器为例进行具体的性能优化，经数值迭代最终获得最佳参数     

模拟分析壳程结构参数对缠绕管式换热器综合性能的影响

采用数值模拟的方法,建立合理简化的缠绕管式换热器的流体动力学模型,考察缠绕管式换热器的壳程结构参数对其流动和换热性能的影响.结果显示,换热器盘管层数的增加并未带来努赛尔数的明显变化,仅阻力系数的增大不足以引起换热器综合性能评价因子数值的波动.随着换热管轴向间距加大,努赛尔数、阻力系数和综合性能评价因子都呈现出先增大后减小的趋势.换热器垫条厚度的增加则会引起努赛尔数的增加,伴随阻力系数降低,综合性能评价因子的数值明显升高.对比后得知,垫条厚度对缠绕管式换热器的换热和流动性能的影响最为显著.研究结果可为缠绕管式换热器优化设计提供参考.     

Entransy dissipation number and its application to heat exchanger performance evaluation

Based on the concept of the entransy which characterizes heat transfer ability, a new heat exchanger performance evaluation criterion termed the entransy dissipation number is established. Our analysis shows that the decrease of the entransy dissipation number always increases the heat exchanger effectiveness for fixed heat capacity rate ratio. Therefore, the smaller the entransy dissipation number, the better the heat exchanger performance is. The entransy dissipation number in terms of the number of exchanger heat transfer units or heat capacity rate ratio correctly exhibits the global performance of the counter-, cross- and parallel-flow heat exchangers. In comparison with the heat exchanger performance evaluation criteria based on entropy generation, the entransy dissipation number demonstrates some distinct advantages. Furthermore, the entransy dissipation number reflects the degree of irreversibility caused by flow imbalance.     

不结霜燃气机热泵的建模与性能分析

不结霜燃气机热泵将发动机废热收集起来,一部分引入空调房间直接供暖,一部分引向室外蒸发器参与换热。建立了不结霜燃气机热泵的数学模型,通过系统模型的求解分析了不结霜燃气机热泵的性能结果表明：不结霜热泵的性能受室外温度湿度的影响明显小于常规热泵,能量利用率高,性能系数最大可达到5.00,系统的最高一次能源利用率为1.97;废热热水不但能够直接向房间辅助供暖,还能提高系统的蒸发温度,防止系统的蒸发器结霜,提高系统的性能系数和一次能源利用率;不结霜燃气机热泵系统具有较高的能源利用效率和较好的节能环保效果。     

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.     

Applications of membrane distillation technology in energy transformation process-basis and prospect

Membrane distillation technology is a new type of efficient separation technology that combines traditional distillation technology and membrane separation technology. In the study, applications of membrane distillation technology in thermal engineering and refrigerating engineering with typical energy transformation process were presented. Desorption and regeneration process of saline solution by vacuum membrane distillation was proposed on the basis of the concentration and separation properties of membrane distillation. Membrane distillation technology could be used in lithium bromide absorption refrigeration system, energy storage system, and the regeneration process of liquid desiccant solution in temperature-humidity independent control air-conditioning system. The aim of the applications was to use the low-grade energy such as waste heat, solar energy and geothermal energy adequately and to improve the available temperature difference of heat source. According to latent heat transfer and thermal conduction across the membrane in direct contact membrane distillation process, a novel membrane heat exchanger with both heat transfer and mass transfer processes was proposed. The heat exchanger could be used as the solution heat exchanger of lithium bromide absorption refrigeration system and as the special heat exchanger that recovered heat and pure water simultaneously. Some feasible process flows about the applications of membrane distillation technology to energy transformation process were listed and analyzed. Finally, future research emphases were indicated.     

通道构型对全热换热器性能的影响

薄膜式全热换热器的通道构型对其性能有重要影响,为改进全热换热器的性能以达到更好的节能效果,研究分析了几种通道结构的流动及热质传递特性,采用数值模拟方法对不同通道构型下全热换热器的性能进行了预测及比较分析。结果表明:正三角形通道全热换热器各项性能指标均最差;对于矩形通道,随着长宽比的增加,显热效率、焓效率及全热交换量变化不大,而压降减小更迅速,导致换热器整体性能有所提高;近无限大平板通道全热换热器各项性能指标均为最佳。结论是通道支撑越少,全热换热器性能越好。     

Entransy-dissipation-based thermal resistance analysis of heat exchanger networks

Heat exchanger network optimization has an important role in high-efficiency energy utilization and energy conservation. The thermal resistance of a heat exchanger network is defined based on its entransy dissipation. In two-stream heat exchanger networks, only heat exchanges between hot and cold fluids are considered. Thermal resistance analysis indicates that the maximum heat transfer rate between two fluids corresponds to the minimum entransy-dissipation-based thermal resistance; i.e. the minimum thermal resistance principle can be exploited in optimizing heat exchanger networks.     

凝固换热器凝固换热特性模拟分析

采集凝固热热泵系统为寒冷地区地表水等热能资源的开发利用提供了新思路,其关键设备凝固换热器的换热性能直接关系到热泵系统的供热运行效率.在介绍凝固换热器及其冬季换热工况的基础上,通过定义凝固当量换热系数比等量纲一参数,采用准稳态近似与拟合等方法,对紊流状况地表水凝固换热特性进行了模拟分析,建立了刮冰周期内平均凝固当量换热系数比的统计数学模型.结果表明:入口水温与管壁温度越低、管径与Re越小、管长越大,瞬时凝固当量换热系数比越高,而凝固换热器的平均凝固当量换热系数比在1～4变化.     

太阳能斯特林机热交换器动态 流阻损失数值分析

建立了太阳能斯特林机热交换器流阻损失方程,确定了其内工质流速和质量流率与转角的内在联系,开展了热交换器动态流阻损失数值计算,得到了回热器、加热器和冷却器动态流阻损失特性及其与热交换器参数的关系.研究表明:回热器、冷却器、加热器流阻功率损失比例分别为65.5%,19%和15.5%.回热器内流阻损失随丝网目数的增加而增大,随丝网孔隙率的增加而减小;冷却器内正、反向流阻损失峰值分别出现在转角100°和270°附近,且反向峰值更大;加热器内流阻损失曲线在横轴两侧不对称,正、反向峰值分别在转角144°和300°位置取得,且正向峰值大于反向峰值;同时在加热器和冷却器中,管径对流阻损失的影响均更显著.