家用空调微通道换热器流量分配特性研究

本文从理论上比较分析了制冷剂物性对于分配性能的影响,R290汽液两相的粘度和密度差别相比R22较小,流量分配特性理论上略好,制冷剂压降也更小。且随着蒸发温度的升高,流量分配特性会变好。通过在两种流程微通道换热器中的对比实验,发现R22和R290在四流程中的分配特性明显好于两流程,蒸发器换热器量提升5%～6%,系统制热量提高1.8%左右,COP提高8%～10%。由于R290分液特性略好,R290的换热量提高幅度略大于R22,且由于R290压降增加更小,更适合于多流程换热器,使得系统COP提升更多。     

高温气冷堆氦气透平循环流动阻力特性分析

采用更加真实的阻力模型分析了流动阻力对10MW高温气冷堆(HTR-10)氦气透平循环特性的影响规律。分析结果表明,高温气冷堆氦气透平循环的压力损失主要由局部阻力和摩擦阻力组成。10MW高温气冷堆闭式氦气透平循环(HTR-10GT)发电系统在实际充装量调节及额定工况下,氦气在部件连接管道的局部压降占82.4%,沿程阻力压降占17.6%。氦气充装量减小时,局部压损系数不变而沿程阻力系数增大,导致循环效率降低;当充装量由100%降低到30%,连接管道的局部压降份额下降约20%,系统效率下降15%左右。随着充装量的减小,做功部件的进出口压力随充装量的变化线性变化,压气机的压比略有增大,透平的膨胀比有较大幅度的非线性增大。     

开缝翅片管换热器表面积尘与压降特性的实验研究

翅片管换热器表面沉积的粉尘会导致换热器压降增加。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,选取开缝翅片管换热器为测试样件,在风速范围为1.0~2.3 m/s,喷粉浓度范围为2.1~10.8 g/m~3的条件下进行实验,研究了换热器表面的粉尘沉积特性及空气侧压降变化。结果表明:粉尘主要沉积在翅片迎风面的前缘开缝处以及换热管的迎风面上;高风速有利于粉尘沉积并增大积灰前后压降增幅,在风速变化范围内,粉尘沉积量最多增加98.4%,积灰前后压降增幅最多增加93.8%;提高喷粉浓度有利于粉尘沉积并增大积灰前后的压降增幅;在喷粉浓度变化范围内,粉尘沉积量最多增加22.8%,积灰前后压降增幅最多增加28.6%;在积灰过程中,空气侧压降比粉尘沉积量更快达到稳定状态。     

超流氦低温系统板式换热器的设计与优化

负压换热器是超流氦低温系统的关键部件。通过设计和优化，将板式换热器应用于液氦温区。采用分布参数微元法建立了变物性参数换热器传热模型，基于该模型编写了板式换热器的设计与校核计算程序。以换热器效能、负压侧压降和换热器体积为目标进行了量纲分析，确定了人字波纹板片的优化参数。随后采用NSGA-Ⅱ算法进行了多目标优化，以换热器体积最小为前提做出了板式换热器选型。最终得到了三种优化后的设计方案，研制了板式换热器样机。通过分析换热器性能随热流体流道数的变化规律，解释了换热器设计效能偏高的原因。     

翅片结构对翅片管换热器积灰与压降影响的实验研究

积灰对具有不同翅片结构的翅片管换热器均会造成长效性能的衰减。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,研究了翅片结构对积灰量及积灰后空气侧压降的影响。测试样件的翅片类型包括平直翅片、波纹翅片和开窗翅片;翅片间距范围为1.3~1.8 mm。实验结果表明:开窗翅片管换热器表面最容易沉积粉尘并增大积灰后压降,与平直翅片相比,波纹翅片和开窗翅片表面粉尘沉积量分别提高了25.6%和52.8%、积灰后压降增量分别提高了44.4%和165.6%;对于开窗翅片,小翅片间距有利于积灰并增大积灰后压降,与翅片间距1.8 mm的样件相比,翅片间距1.5 mm和1.3 mm的样件表面粉尘沉积量分别提高了26.2%和43.2%、积灰后压降增量分别提高了24.1%和49.4%;在积灰过程中,随着粉尘沉积量的增加,翅片管换热器空气侧压降先增大后保持稳定。     

散裂中子源超临界低温氢循环用氢氦换热器设计

中国散裂中子源工程(CSNS)采用氦制冷循环冷却超临界氢至20 K温区,进而用低温超临界氢慢化中子。根据冷却系统的运行工况和参数要求,使用MUSE软件对氢氦换热器进行设计计算,并分析了其压力、温度、传热系数的沿程分布。结果显示氦气侧的压降限制主导了换热器的主要结构尺寸。由于氦制冷机的氦气压力和质量流量较低,氦气侧的传热系数较低,研究表明这是该换热器性能提升的瓶颈。     

负压低温板翅式换热器锯齿翅片性能的数值模拟研究

换热器在低温工况下的流动换热性能与常温工况下有明显差异。为分析负压低温工况下板翅式换热器关键结构参数对流动换热性能的影响,构建并完善了锯齿翅片通道内流动换热性能的数值模型。采用中心复合设计方法得到实验点并结合Kriging响应面方法,拟合得到了负压低温氦气在锯齿翅片通道内的流动传热关联式。研究结果表明:j因子与间距、厚度呈正相关,与节距呈负相关,低雷诺数时与高度呈正相关,高雷诺数时与高度呈负相关;f因子与间距、节距呈负相关,与厚度呈正相关,低雷诺数时与翅高呈正相关,高雷诺数时与翅高呈负相关;拟合得到的j因子预测关联式的平均绝对偏差为4.31%,f因子预测关联式的平均绝对偏差为8.79%,两个关联式预测性能良好。该研究结果可以为负压低温板翅式换热器的设计提供理论指导。     

无油有阀线性压缩机性能测试及优化研究

为探究恩布拉科(Embraco)无油线性压缩机WMD7H驱动液氦温区JT制冷机可行性,对该压缩机进行了性能测试。介绍了恩布拉科压缩机运行机理,搭建了压缩机测试系统。以氦气为工质,在低压压力保持在约0.1 MPa条件下,该压缩机稳定运行时最高压比可达10,对应质量流量为7.5 mg/s,此时效率为21.3%;当压比为5、流量为13.5 mg/s时,最高可获得39.4%的效率。     

基于流动和传热引起的熵产对螺旋板式换热器的多目标优化

应用遗传算法,在传热量一定的约束条件下,以螺旋板换热器尺寸参数为优化变量,流体的传热和阻力引起的熵产为目标函数,进行多目标优化,并得出pareto前沿图,最后对pareto前沿解域进行TOPSIS决策,选出最优解。然后对比多目标、单目标优化下,螺旋板换热器的换热面积和压降。结果表明,传热量不变的条件下,多目标优化相较于以压降熵产为单一目标的优化压降降低8.4%,换热面积减少58.3%;相较于以传热熵产为单一目标的优化,压降降低45.76%,换热面积减少25.5%。     

HL-2M氦回收纯化系统建设

核工业西南物理研究院正在建设的HL-2M托卡马克液氦低温系统中低温用户每周实验需消耗约16m~3液氦,所以设计了一套氦回收纯化系统,此系统包含了回收、储存、纯化三个部分。回收系统由两台流量分别为50m~3/h和100m~3/h高压活塞压缩机组成;储存系统由中高压储罐及气囊组成,最大存储能力6000m~3,其中4800m3高纯氦及1200m~3非高纯氦;纯化系统核心设备为纯化器,纯化器出口的氦气纯度达到99.999%以上。系统建成后最大氦气回收速率为150m~3/h。     

不同填料旋转床功耗与气体压降特性对比研究

采用同心环波纹碟片填料和不锈钢波纹丝网两种填料，在气液逆流CO2吸收操作时，对旋转床的功耗及气体压降进行了对比实验分析。功耗特性对比结果表明，当液流量不变，旋转床转速低于38rad／s时，丝网填料旋转床吸收器消耗的功率大于碟片填料旋转床吸收器消耗的功率；转速高于38rad／s时则相反。气体压降特性对比结果表明，在液流量和旋转床转速不变的操作条件下，碟片填料旋转床的气体压降要大于丝网填料旋转床的气体压降约50Pa；在气流量和转速不变的操作条件下，当液流量较小时，丝网填料旋转床的气体压降大于碟片填料旋转床的气体压降；当液流量较大时则相反。在相同气流量和液流量下，碟片旋转床气体压降要大于丝网填料旋转床气体压降。研究结果为AIP系统旋转床吸收器的填料优选及全系统的优化设计提供了重要的依据。     

制冷剂分液器分配特性的实验研究

分液器是制冷系统中重要的辅助设备,分液不均会引起换热器面积不能充分利用,制冷能力下降,蒸发器出风温度不均,膨胀阀阀芯振动等问题,合理选择和设计分液器对制冷系统高效运行有着重要的意义。文中介绍了压降式、离心式和贮液式三种分液器的工作原理,并且通过实验定量地研究了质量流量50~110 kg/h,入口干度0.1~0.3工作条件下,质量流量和入口干度对三种分液器分配特性的影响,引入各支路间质量和干度的标准偏差STDm和STDx评估分液均匀性。实验结果表明,当质量流量从50 kg/h增大到110 kg/h时,三种分液器的STDm减小,质量流量的均匀性得到改善。其中对压降型和离心式的影响较大,STDm分别降低了77%和51%,而对贮液型的影响较小,STDm降低了21%。当入口干度增大时,分液均匀性有所下降。     

泵控热冷混合波纹板式换热器性能测试及其主参数评价

以热冷混合波纹板式换热器为研究对象,搭建实验测试平台,提出用总压降、换热效能、传热量与消耗泵功比值和流量分布不均匀系数四个性能指标,评价实验测试的板式换热器性能.研究结果表明:板式换热器都发生总压降随质量流量提高而增大.随着波纹倾角的增大,总压降也随之提高.当质量流量保持恒定时,大波纹倾角换热器达到最大效能状态,小波纹...     

翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及对空气侧压降的影响

空调器室内机多数采用翅片管换热器,会因制冷运行过程中表面析湿而粘附灰尘,导致空气流动阻力增大。本文选用空调器中常用的平直翅片、波纹翅片和开窗翅片作为测试样件,翅片间距范围为1.5～2.2 mm,研究了翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及积灰对空气侧压降的影响。结果表明:翅片表面的析湿量决定积灰程度,析湿液滴分布越密集、液桥数量越多,翅片迎风面的堵塞程度越严重且空气侧压降越大。在相同析湿工况下,具有复杂结构的开窗翅片和小翅片间距更容易积灰并增大空气侧压降,因此降低翅片结构复杂程度并适当增大翅片间距有利于空调器的防尘。在积灰过程中,随着换热器表面粉尘沉积量增加,空气侧压降先增大后保持稳定。     

管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究

家用空调换热器采用的管径不同,产生的传热效果等性能有差异。采用空气焓差法,对具有相同制冷量的5 mm管径换热器和7 mm管径换热器进行了蒸发工况的实验,并建立了不同管径换热器的仿真计算模型,分析了管径的变化对蒸发器制冷剂侧和空气侧的换热和压降的影响。对比实验与计算结果,发现:1)5 mm换热器空气侧表面传热系数提高了17%;2)在相同制冷量下,5 mm换热器的制冷剂质量流量减少了4.6%,质量流速增大了89.4%,同时由于管壁热流密度的增大,引起了蒸干点的提前;3)以制冷剂达到相同干度时的换热系数作为基准,随着干度的增加,5 mm管的管内换热系数增大到7 mm管的1.43~1.86倍;同时制冷剂的摩擦压降、加速压降和局部压降均为7 mm换热器的3倍,压降引起了蒸发温度降低1.1℃。     

进粗氩塔Ⅰ顶部的粗液氩波动对氩馏分的影响

由于液位计负压管堵塞 ,造成自动控制系统出错 ,改用手动调节液氩进粗氩塔Ⅰ的阀调整液氩回流量 ,使工况正常     

二氧化碳翅片管式蒸发器模拟与分析

运用分布参数法建立采用CO2的翅片管式蒸发器的数学模型，分析制冷剂侧和空气侧温度、压力和换热的变化情况。同时讨论迎面风速和制冷剂质量流量对蒸发器换热和流动性能的影响，结果表明提高迎面风速可以增加换热效果，但增加的趋势趋于平缓。制冷剂侧压降则成近似线性增大；随着管内工质流量的增大，蒸发器总换热量和制冷荆侧压降都成近似线性增大。这些工作有助于进一步了解CO2在翅片管式蒸发器中的换热和流动特性，并为换热器的优化设计和系统的匹配提供理论依据。     

防腐方式对翅片管式换热器管外性能的影响

对比3种防腐类型翅片管式换热器和普通翅片管式换热器在风洞测试的试验数据,探讨防腐方式对管外换热特性及压降的影响。当迎面风速在1~4 m/s范围内时,预喷涂型翅片管式换热器的空气侧热阻比普通翅片管式换热器增加不超过15%,空气侧压降差异可忽略;因为铜翅片具有良好的导热性,铜翅片管式换热器的空气侧热阻比普通翅片管式换热器约低4%,空气侧压降差异较小;整体电泳型翅片管式换热器的空气侧热阻比普通翅片管式换热器小,且二者热阻差值随风速增大而减小,压降则反之。结合盐雾试验和实际工程应用中得到的经验,认为整体电泳型翅片管式换热器是这几种防腐方式中的最佳方案。     

进粗氩塔I顶部的粗液氩波动对氩馏分的影响

由于液位计负压管堵塞，造成自动控制系统出错，改用手动调节液氩进粗氩塔I的阀调整液氩回流量，使工况正常。     

亲水涂层对翅片管式换热器空气侧性能的影响

为了分析亲水涂层对翅片管式换热器空气侧性能的影响,对干/湿工况下亲水涂层翅片和普通翅片管式换热器空气侧的压降和热阻进行对比试验。结果表明：相对于普通翅片管式换热器,在干工况下,亲水涂层翅片管式换热器空气侧压降略增大,空气侧热阻增大10%左右;在湿工况下,亲水涂层翅片管式换热器空气侧压降减小,空气侧热阻增大4%左右;亲水涂层翅片管式换热器空气侧热阻基本不受空气湿度的影响。