嵌入热管强化相变蓄冷板释冷性能的研究及优化

为强化相变蓄冷板的传热以匹配冷藏运输中多变的用冷需求,本文提出一种热管嵌入式相变蓄冷板以快速平衡物流过程中的热负荷波动,实验研究了热管蒸发段在高热负荷下的释冷性能,并围绕释冷过程搭建了基于热阻分析法的动态解析模型。结果表明：在高热负荷条件下,热管侧的传热过程动态变化显著,在50 ℃工况下平均传热速率最大为42.50 W;模型计算得到的空气侧传热温差和传热速率与实测数据吻合,总体释冷量的计算误差为-3.21%~6.16%;利用该模型对蓄冷板进行模拟分析,在模拟算例中,管排数为4,管径为16 mm时,平均传热速率可达到88.72 W,蒸发段长度为80 mm时,平均传热速率可达到112.54 W。     

环形热管蒸发段管外空气的换热效果数值模拟

采用Fluent软件提供的传热模型和湍流模型中的κε两方程模型,对环形热管换热器在回收排风能量时蒸发段管外空气的换热效果进行数值模拟,研究不同排数和进口工况下热管换热器的换热情况,为热管的设计提供参考依据。     

环形热管蓄冷保温箱的模拟优化与实验研究

目的 解决蓄冷冷链运输中存在的温度波动大、均匀性差等问题。方法 文中提出通过环形热管来优化箱内温度场均匀性的方案，以柠檬为实验材料，采用FLUENT数值模拟软件对不同环形热管结构下柠檬保温过程进行仿真，并对4层环形热管模型进行实验验证，确定箱内温度分布规律。结果 环形热管均对保温箱温度场均匀性有明显改善作用，4层环形热管与无环形热管的蓄冷保温箱相比，蓄冷保温过程结束时，不均匀度由1.71减少为0.83，降低幅度为51.46%，温度极差可由8.32 ℃减小为3.24 ℃，降低幅度为61.06%。顶部留出的空隙会出现环流现象，能一定幅度地减少有效蓄冷保温时间，增大温度极差和温度不均匀度。结论 验证实验和模拟结果的温度偏差在1.25 ℃以内，说明建立的模型适用于该蓄冷保温箱的数值模拟。针对文中箱体结构，最佳热管环数为4层左右;其结果可为优化蓄冷保温箱的温度分布提供参考依据。     

乙烷脉动热管的CFD数值模拟研究及实验对比

为了更好地了解脉动热管内部的内在运行机制,本文在实验的基础上采用VOF模型对乙烷脉动热管的传热特性进行了数值模拟研究。结果表明:充注工质后,脉动热管内部形成了随机的气液分布;在启动过程和稳定运行过程中,温度波动的频率随着加热功率的增大而增大;在稳定运行过程中,脉动热管内的流型也在不停地变化。将模拟结果与前期的实验结果进行了对比,验证了所采用的数值模拟方法的适用性。     

基于分布参数模型的微通道平行流环路热管换热性能研究

基于分布参数模型建立了微通道平行流环路热管的稳态传热模型,并通过实验验证模型可行性,最大相对误差为10.5%。模拟研究分析了充液率、蒸发器和冷凝器高度差等因素对环路热管传热性能的影响。结果表明：环路热管的最佳充液率为80%~105.4%,换热量为1.27~1.36 kW;蒸发器和冷凝器的高度差从0.4 m增至1.0 m时,换热量约提升8.7%。同时,模型能够预测蒸发器流量分配的不均匀性及扁管内部的两相状态,使模拟结果更加精确,对微通道平行流环路热管的结构设计具有一定的参考价值。     

单回路液氦脉动热管气液两相流数值模拟

为了探究液氦脉动热管的传热机理,建立了单回路液氦脉动热管的二维数值模型。基于多相流VOF(Volume of Fluid)方法对该模型进行了数值求解,模拟了该液氦脉动热管的初始状态以及运行状态。其中初始状态为气液交替分布的饱和静止状态。运行状态为方向变化的脉动流动状态,流型为塞状流。分析了液氦脉动热管的流动与传热特性。     

重力热管内部传热传质过程的数值模拟

为了揭示两相闭式热虹吸管(重力热管)蒸发段及冷凝段工质相变传热本质,以其为基础建立数值模型,并基于流体体积函数(VOF)模型确定气液两相间的相界面,对采用工质水和R134a的热管运行过程进行数值分析。研究结果表明:多相流模型对热管内部的蒸发冷凝过程模拟较好,可以直观地再现热管内部的传热传质过程。     

倾斜热管湍流床的气固流动特性

为了探明间壁式流化床换热器内热管对气固流动状态的影响,采用欧拉双流体模型,并应用能量最小多尺度(energy minimization multi-scale, EMMS)曳力模型,对可实现2种物性相近催化剂热管间壁换热的湍动流化床流动特性进行模拟研究。结果表明:通过与实验数据进行比较,证明模型是有效的;比较热管对床内固含率轴向分布的影响,发现热管的设置可减小气泡尺寸、有效降低颗粒被夹带量;热管对固含率的影响主要位于热管末端,其仅存在于热管所在区域,且随着径向位置靠近隔板逐渐减小;沿热管轴向存在隔板影响区和主换热区,主换热区随着轴向高度的增加而减小,随着表观气速的增大而增大。     

中低温脉动热管传热性能的模拟研究

脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单,传热性能突出的优点。针对可用于低温冰箱的脉动热管,采用R508B为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路中低温脉动热管三维数值模型进行了数值模拟分析。模拟过程中,环路脉动热管的充液率分别为30%、50%、70%,热端加热功率分别为20 W、40 W、60 W、80 W、100 W、120 W,模拟了初始充液后管内气态和液态的相间分布,获得了不同时间点管内温度分布,探讨了中低温脉动热管充液率和加热功率对热管换热性能的影响。结果表明,中低温热管与常温热管在启动和稳定运行阶段具有相似的特征,当中低温脉动热管稳定运行时,温度的波动具有周期性。脉动热管的传热性能随着加热功率增大而变化。充液率较低时,在低加热功率下的冷热两端温差和等效热阻都比较小,当加热功率较大时热阻会出现上升。当充液率较高时,在低加热功率下脉动热管的冷热两端温差和等效热阻都比较大,随着加热功率的增加,温差和热阻都减小。     

液氮温区脉动热管流动及传热特性研究

脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单、传热性能突出的优点。为了研究低温脉动热管管内工质流动及传热特性,采用液氮为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路结构的低温脉动热管的三维数值模型,并对模型进行了数值模拟。文章对低温脉动热管管内工质的流型变化和传热性能的影响因素进行了研究。结果显示,低温脉动热管从启动阶段到稳定运行阶段管内工质存在多种流型。得出低温脉动热管的倾角、充液率和内径会对低温脉动热管的传热性能产生一定的影响,并分析了倾角、充液率和内径对低温脉动热管传热性能的影响特点。     

新型无接触热阻空调换热器性能研究

将不同形状的波纹翅片与无接触热阻技术结合研制了波纹型无接触热阻换热器,并利用CFD仿真软件进行对比分析尖角波纹翅片和圆角波纹翅片空气侧换热性能及阻力特性,寻找较好的翅片形状。按照仿真结果生产无接触热阻尖角波纹翅片空调换热器实验样件,进行实验测试,实验结果表明:翅片表面换热系数仿真结果与实验结果较为一致,整体误差在10%以内,仿真结果能基本反映翅片表面的实际换热情况。引入强化传热指标,通过仿真结果计算可知,在不同风速下强化传热指标DEC均大于1,说明尖角波纹翅片的传热效果优于圆角波纹翅片。     

空气源热泵冷热水机组的系统仿真与实验研究

建立空气源热泵冷热水机组的稳态仿真模型，进行变工况稳态工作性能预测，用FORTRAN90语言编制程序，软件编译环境为POWERSTATION，并在50kW空气源热泵冷热水机组人工环境模拟实验台上进行验证实验，实验结果和仿真计算结果吻合良好。同时，通过实验结果和仿真计算结果分析外界环境温度和供水温度变化时，空气源热泵冷热水机组的系统性能参数和状态参数的变化规律和原因，为系统的优化匹配提供理论依据。     

An inverse heat conduction problem of estimating the multiple heat sources for mould heating system of the injection machine

Presented in this article is a research on the estimation of multiple heat sources for the mould heating system of the injection machine. Firstly, we studied the heat transfer mechanism and established a coupling mathematical model of the internal temperature fields of BMC curing reaction, and controllable external temperature fields for the mould heating system are established. Then, we derived an optimisation algorithm of multisource inverse heat conduction, employing the linear heat conduction superposition principle along with the square norm. An experiment was designed to measure the temperature field of the mould, which served as the input data of the inversion algorithm. However, there were two problems with the measured temperature field: low heating efficiency and uneven temperature distributions. Realising that, the heating process was improved; and based on that, the heat source strength function of the mould heating system was inversed. We further carried out a numerical simulation to verify the estimation results, which showed that both the heating efficiency and the temperature distributions of the mould temperature filed were significantly improved and they had met the industry requirements. Finally, we performed a separate experiment to measure the mould temperature field. Our experimental data agree well with the simulation, indicating the proposed inversion method was reliable and stable.     

周期热流法测定金属导热系数

根据周期热流法的测试原理,采用理论分析、实验测定和数值仿真相结合的研究方法,设计了一套导热系数测试系统.利用先进的数据采集系统,通过自编程实现了数据的自动采集与处理.通过数值实验发现所需测试试样的最小长度远小于相关文献中的穿透深度.对几种试样进行了测试,发现导热系数最大误差不超过5%,经仿真修正后误差在3%以内.该测试系统具有简单、可行、数据可靠的特点.     

家用热泵空调的系统模拟和实验研究

本文通过对家用热泵型空调的运行分析,针对热泵型空调自身特点,主要考虑制冷剂充灌量和蒸发器结霜对系统性能的影响,并建立系统模型。进行了模拟计算,并对蒸发器结霜做了动态计算,分析了蒸发器结霜和制冷制充灌量对系统性能的影响。计算结果与实验结果较吻合。     

基于连续激光加热法测量金属材料的比热容

提出了一种基于连续激光加热测量金属材料比热容的方法。建立有限尺寸试样在连续加热条件下的传热和准稳态测量模型,使用COMSOL Multiphysics仿真软件进行数值模拟验证。考虑实际测量过程中金属试样存热损失,对模型进行了热损失修正,仿真验证了在试样表面综合传热系数小于80W/(m2·K)的情况下,修正后的测量模型偏差小于±0.81%。使用532nm连续激光器作为加热源,加工了TC4钛合金、316L不锈钢、45钢、7075铝合金和T2紫铜等金属试样并在试样上打微孔,对受热面喷涂石墨,使用极细K型热电偶对试样内部温升进行测量,并使用T2紫铜的参考值对系统参数进行标定。实验结果表明,在常温下实验装置的测量重复性优于0.91%,各金属试样测量结果平均值与数据手册参考值的相对偏差均小于±3.1%。测量结果相对扩展不确定度为U=3.66%(k=2)。     

55CrMo钢热物性参数的测定

分别采用排水法、闪光法和比较法测定了55CrMo钢的室温密度、热扩散率和比热容,并计算得出了该钢的导热系数。结果表明：随着温度的升高,55CrMo钢的比热容总体上呈上升趋势,而热扩散率和导热系数则以相反趋势变化,且该三个热物性参数均在相变区内有所波动;测定结果为开展55CrMo钢感应加热淬火过程的有限元模拟提供了重要的试验数据。     

深井水源热泵制热变工况实验模拟分析

通过实验模拟了深井水源热泵制热变工况运行.从中得出水温、水流量的改变对其它因素的影响.对于深井水源热泵的取水系统设计、冬季制热运行的管理有一定参考价值.     

基于TRNSYS的地埋管换热器系统设计模拟分析

在TRNSYS系统上搭建了地埋管换热器模拟平台.以郑州某建筑为对象,设计了复合式地源热泵系统为该建筑的冷热源系统.根据建筑的动态负荷特性,模拟了以优先满足冬季热负荷要求的地埋管换热器系统的动态热特性,分析了在不同钻孔数量下的系统热特性,并确定了系统的钻孔数量.该模拟设计分析方法可为类似的地埋管换热器系统设计提供参考.