板翅式换热器动态特性的试验研究

建立了可进行两股及多股流换热器动态特性试验研究的装置，对一个两股流板翅式换热施加流量按阶跃变化，进口温度指数函数变化的时间域扰动信号，进行了动态试验，得到了换热器动态模型对流量扰动可按线性建模的扰动范围，确定了各股流体对进口温度扰动的响应滞时间的计算公式。对换热器进行了一系列的动态特性测试，并获得其动态响应过程曲线，试验工况的传热单元数范围为０．６－３，雷诺数为２００－２０００，普朗特数为２－７。     

遗传算法在板翅式换热器芯体结构优化中的应用

基于遗传算法的板翅式换热器优化设计,以换热器重量为目标函数,应用遗传算法优化设计换热器的芯体结构。建立板翅式换热器设计与优化程序系统,并建立翅片数据库,其中包括翅片的几何参数、传热特性和阻力特性,可方便用于计算机程序的处理。与传统设计方法相比较,此优化方法能够快速并准确寻优,得到最轻换热器重量。     

基于复合形法的板翅式换热器优化设计

以板翅式换热器的质量为目标函数,采用复合形法对换热器芯体外形尺寸和冷热两侧翅片参数进行优化.计算表明,与传统的设计结果相比,换热器的质量明显减小.建立的优化方法具有通用性,不仅能进行给定翅片结构的优化而且能够在提供多种类型翅片的情况下,进行翅片类型的优选.     

重型车液力减速器的换热器匹配与仿真分析

为了研究重型车液力减速器的散热问题,选用D300型液力减速器为研究对象。对充液率100%工况下的D300型液力减速器利用计算流体力学CFD软件进行了数值模拟。通过数值模拟得到其在相同时间内、不同转速下未加换热器时的闭口温度。为了保证液力减速器能在正常的温度下进行工作,匹配换热器时选用了体积小巧的板翅式换热器。同时,为了提高翅片的散热效率,选用了锯齿型翅片。最终根据D300型液力减速器散热量的需要,匹配了一款满足重型车使用的换热器。     

高效低阻波纹型翅片的设计与开发

介绍了铝制板翅式换热器核心零件翅片的特点、结构、型号,分析了波纹型翅片的性能和优点,通过翅片定型设计、模具的设计调试、翅片的冲制、翅片性能测试,研发出了既能提高传热效率又降低阻力的正弦波型波纹型翅片,取得了较好的成效.     

错位翅片板翅式换热器传热研究

紧凑式换热器的换热能力是通过翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定的,通过对错位翅片型板翅换热器的传热机理分析得出:错位翅片的相错排列翅片使流体在一个翅片上的边界层还未完全发展就被错位的翅片破坏,从而增强了流体的湍流能力。采用计算机编程对错位翅片型板翅换热器的传热固子、摩擦因子及翅片结构对传热性能影响进行了数值模拟对比研究。结果表明,错位翅片型板翅换热器是一种传热效率高、占用空间小、节省材料的新型换热器。在实际应用中为了有效的发挥错位翅片的作用,使其有较高的翅片效率,在需要较大传热系数的场合,选用高度小、翅片厚度大、有效长度短、间距小的翅片;相反,在需要传热系数较小场合以选用高度大、翅片厚度小、有效长度长、间距大的翅片为宜。     

错位翅片板翅式换热器传热研究

紧凑式换热器的换热能力是通过翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定的，通过对错位翅片型板翅换热器的传热机理分析得出：错位翅片的相错排列翅片使流体在一个翅片上的边界层还未完全发展就被错位的翅片破坏，从而增强了流体的湍流能力。采用计算机编程对错位翅片型板翅换热器的传热因子、摩擦因子及翅片结构对传热性能影响进行了数值模拟对比研究。结果表明，错位翅片型板翅换热器是一种传热效率高、占用空间小、节省材料的新型换热器。在实际应用中为了有效的发挥错位翅片的作用，使其有较高的翅片效率，在需要较大传热系数的场合，选用高度小、翅片厚度大、有效长度短、间距小的翅片；相反，在需要传热系数较小场合以选用高度大、翅片厚度小、有效长度长、间距大的翅片为宜。     

钎焊接头对铝制板翅结构热应力影响规律

为保证LNG铝制板翅式换热器安全可靠运行,基于热弹性理论,建立铝制板翅结构热应力分析模型,采用热-固耦合方法,模拟研究实际运行过程中,钎焊接头对铝制板翅结构热应力的影响.结果表明,LNG铝制板翅式换热器,钎焊角曲率半径r=0. 5 mm、融合距离l=0. 137 5 mm时,在靠近翅片侧和隔板侧钎焊接头处最大等效应力达到峰值,并且最大正应力是引起该位置等效应力达到峰值的主要原因;钎料层等效应力、最大正应力和最大剪应力均变化平缓;在实际运行过程中,靠近翅片侧和隔板侧钎焊接头处,等效应力随钎焊角曲率半径增加而增大;减小钎焊角曲率半径,将降低钎焊接头处热应力变化梯度,从而降低其应力集中程度.靠近隔板侧钎焊接头处等效应力,随融合距离增加而减小,靠近翅片侧的反之;当钎焊角融合距离小于0. 08 mm时,靠近隔板侧钎焊接头处等效应力大于靠近翅片侧的,反之靠近翅片侧的大于靠近隔板侧的.上述研究成果为大型LNG工厂用铝制板翅式换热器的设计、制造以及运行操作提供理论依据.     

圆形翅片导热的翅片效率

翅片管是翅片管换热器中的核心和关键元件, 翅片效率是设计翅片管换热器过程中的主要参数之一, 在换热表面的比较方面也具有一定的实用价值。由于翅片效率的解析解复杂或求解困难, 对于一般工程问题只需求出近似值即可满足需要, 所以采用了一种简便可行的数值法。根据热量衡算, 建立了圆形翅片导热的数学模型, 运用有限差分法, 将模型整理为三对角矩阵, 借助于计算机, 计算出圆形翅片导热的温度分布, 翅片散热速率, 从而计算出翅片效率。根据实例所得出的翅片散热速率θ₁ 为22 .92 W , 翅片表面温度为基管温度时散热速率θ₂ 为36 .82 W, 所得翅片效率η为0 .62。应用该方法可对不同结构尺寸、材质的圆形翅片及不同的换热介质进行计算, 得出相应的结果。     

矩形翅片椭圆管和圆管换热器的数值仿真

利用CFD计算方法,对矩形翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,并与同周长、同横截面和同迎风面矩形翅片圆管换热器进行了比较.分析研究了矩形翅片椭圆管和圆管的换热和阻力特性,以及速度、温度、压力的内部流场分布特性.结果表明,矩形翅片椭圆管的换热性能优于圆管换热器;矩形翅片椭圆管尾部涡流小,出口速度均匀;与圆管相比,椭圆管矩形翅片在工程应用中可以减少阻力损失,增强换热系数.     

降温过程中LNG板翅结构应力耦合模拟

为保证大型LNG冷箱降温过程中板翅式换热器结构安全可靠,建立了板翅结构应力耦合分析模型,采用热-结构直接耦合模拟方法,分析了降温过程对板翅结构应力的影响规律.结果表明:翅片和隔板钎焊接头处为结构最易破坏区;温差对板翅结构应力影响较为明显,并随温差增大而增大;当温差小于10 K时,对流换热性能对板翅结构应力影响较小;当温差相等时,降温速率对板翅结构应力影响较小.     

锯齿型翅片单元的流动与传热数值模拟

建立了2种板翅式散热器的锯齿型翅片通道的三维模型,仿真分析了散热器内部不同位置和区域的微观流动机制.通过风洞实验测量了散热器在3种工况下的工作效率.分析结果表明,翅片厚度、热侧通道的数量及高度对散热器的换热和阻力性能具有重要影响,并且雷诺数越大,则影响越显著.当雷诺数增大时,翅片表面换热系数和摩擦系数均增大.在同一雷诺数下,单个翅片的表面换热系数和摩擦系数均沿流向降低.计算与实验结果表明,采用计算流体力学（CFD）模拟分析方法,通过建立合适的模型及网格,不仅有助于了解散热器内部工作状况,而且能够获得有效的性能数据.     

基于神经网络的换热器翅片参数灵敏度分析

为了探索将人工神经网络技术应用于翅片参数对换热器(HX)性能影响研究的可行性,建立2个结构不同的3层反向传播(BP)神经网络进行训练及优化.分别对流动阻力特性和传热特性进行性能预测,根据预测结果进行翅片参数的灵敏度分析.训练和测试样本数据来源于大量的风洞实验和数值仿真结果.经过优化后的预测传热和流动阻力的网络隐层神经元个数分别为2和6,隐层和输出层的传递函数分别为tansig和purelin函数,采用基于Levenberg Marquardt（L M）算法的训练函数.网络性能测试结果表明,人工神经网络以优越的非线性映射能力,能够很好地预测翅片参数变化对换热器性能的影响.翅片参数灵敏度分析结果与实践工程经验比较吻合.     

基于PIV技术对换热器入口流场的可视化研究

为了提高板翅式换热器物流分配的均匀性,本文利用粒子图像测速仪(PIV),并采用两帧互相关的分析方法,对换热器封头结构改进前后的流场进行实验测量.经过大量的实验数据处理,获得封头内部不同剖面处的流场速度矢量和流线分布图,发现了原始封头内部流场的流动与分布规律.由于封头结构的不合理导致漩涡、回流等现象存在,使得封头内部轴向以及径向的物流分配极不均匀.而对于在封头1/2高度处添加打孔挡板的改进型封头,物流分配的均匀性有了很大改善,速度场分布更加合理.在相同的入口条件下,全局不均匀系数S由改进前的1.210降至0.209,最大流速与最小流速之比由23.163降至1.756.此研究结果对于板翅式换热器的优化设计具有重要意义,同时也验证了PIV技术非常适合于研究复杂的流动结构.     

变片距换热器空气源热泵机组结霜特性分析

为了比较变片距与等片距室外换热器空气源热泵冷热水机组的性能,在质量守恒、能量守恒的条件下建立系统动态模型,利用数值模拟对变片距与传统换热器的空气源热泵运行特性比较.仿真结果表明,在入口空气参数和初始蒸发温度相同的条件下,变片距换热器空气源热泵机组运行时蒸发温度、冷凝温度、制冷剂流量、水侧换热量、出水温度均大于等片距换热器空气源热泵机组,从而使得机组供热性能系数提高,并有效延长了换热器结霜周期.     

板翅式换热器入口结构的改进

利用Particle Image Velocimetry(PIV)粒子图像测速仪对板翅式换热器入口结构改进前后的流场进行了实验测试,获得了入口结构内部不同剖面处的流场速度矢量和流线分布图。发现对在入口结构1/2高度处添加打孔挡板的改进型结构,其物流分配的均匀性有了很大改善,速度场分布更加合理,从而验证了PIV技术非常适合于研究复杂的流动结构。进一步的换热实验表明,入口结构改进之后的换热器,温度分布更加均匀,换热效率也提高了约15%。