空调用5mm管翅式管换热器的翅片设计与实验研究

本研究基于CFD模拟的方法设计了适用于5mm管翅式换热器的翅片结构。根据设计结果,对11个5mm管翅式换热器进行了实验测试,并根据所得实验数据,开发了能够预测5mm管翅式换热器的关联式。实验结果表明:换热量随翅片间距的增加而减小,且比7mm管或更大管径换热器更明显;翅片底部出现水桥,而在7mm管或者更大管径换热器中不曾出现。根据实验数据开发的预测5mm翅片管换热器换热性能的j因子关联式,误差在±20%以内。     

CFD技术在平直和锯齿形板翅式换热器设计中的运用

传统的板翅式换热器设计一般是依靠简单的流动与传热理论分析来设计其结构形式,有周期长、投资大和研究结构有限的缺点。而通过计算流体力学(CFD)模拟计算可以在获得直观结果的同时大幅度地减少试验工作量。本文针对平直形和锯齿形两种不同翅片,通过对模型的合理简化,建立了翅片的物理模型,利用CFD软件FLUENT进行了模拟。计算得到了平直翅片和锯齿形片翅中流体的流场分布和传热特性,给出了两种情况下的局部换热系数和压力损失曲线。利用本文建立的模型,只需在计算时改变流体的材料和边界条件,就可以得到不同工质在不同工况时的换热情况。研究结果可以用于翅片结构的优化,为换热器设计提供指导。     

换热器制造

换热器是制冷设备的一个很重要的部件,其造价仅次于压缩机。本文主要介绍窗式、分体式空调器风冷冷凝器及蒸发器的制造,二者结构、制造工艺、材质基本相同。由于冷凝器没有析湿带水影响风阻的问题,所以肋片片距比蒸发器小,一般为1.6～1.8mm,蒸发器肋片距为2mm左右。高效换热器非但能减少空调器的重量、尺寸,确保制冷量,而且能减少原材料消耗,降低成本。目前国外大都采用波纹形铝肋片胀接在铜管上,日本日立公司研制冲缝式(SLITFIN)肋片换热器,据介绍换热效率可提高30％,     

浅谈高效房间空调器的换热器设计

为了提高房间空调器的效率,应该对其换热器进行优化设计.通过提高翅片的换热系数,增大翅片的换热面积,采用高亲水处理的翅片,提高管内制冷剂换热系数,采用椭圆管换热器,以及盘管回路的优化设计,不对称结构设计等方法,均可以提高换热器的换热能力.     

CFX对百叶窗翅片开缝尺寸的优化应用

开缝参数是翅片型换热器的一个重要参数,一直被各大空调厂和高校作为重要课题不断研究。优化开缝尺寸可以实现换热器空气侧换热能力的最大化。本文应用有限元分析软件CFX 12.0对家用空调蒸发器的部分翅片区域进行换热模拟,并配合实验结果对比,通过不同开缝参数分析换热效果,从而优化开缝参数。     

换热器开缝翅片的参数影响分析研究

目前市场上常见的7mm管径开缝翅片(又称桥片),分析其换热的原理,提出物理与数学模型,采用商业软件FLUENT计算其流动及换热特性.重点针对桥片在不同设计参数下的性能进行了数值研究,分析了横向管间距、纵向管间距、片间距和控制圆等对翅片换热能力的影响,还有入口风速对流动与换热特性的影响,最终提出能够取代目前已有的7mm管径的X型桥片的翅片.     

翅片片形及沉孔设计对空调换热性能的影响分析

通过焓差实验台对不同结构翅片的换热器进行了换热性能实验,结合平均换热量、翅片侧换热系数及风阻等方面对翅片结构和沉孔设计对换热器换热性能的影响进行了分析.     

横向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的实验研究

为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机制的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行了实验研究,获得了横向节距对锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,并提出相应的关联式.结果表明:在横向相对节距范围2.31～3.15,相同雷诺数Re和纵向节距下随横向节距增大,翅侧努谢尔数Nu变化在±3%内;欧拉数Eu减小约20%;综合传热性能j/f(科尔伯恩传热因子与范宁摩擦因子比值)增大约25%.通过与错列光管管束的比较,表明锯齿螺旋翅片管束强化换热性能较优,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景.     

微通道换热器翅片参数研究

本文基于ε-NTU方法,建立了百叶窗翅片微通道换热器的数值模型。模型计算值与实验结果一致性较好,偏差在7%以内。本文研究了翅片参数对于换热器性能的影响,结果表明翅片间距对于换热量的影响较大,减小翅片间距可增加17%的换热量;在相同的迎风面积和翅化比下,增大翅片高度对于换热器性能影响不大,但可以降低20%的换热器成本。     

房间空调器之室外机冷凝器最优流路设计

房间空调器由两部分组成:内机和外机。内外机均采用翅片铜管式换热器,翅片铜管式换热器流路设计的优劣直接影响整机的换热性能,经查阅文献,相关的论文相对较少,尤其是针对室外机冷凝器流路设计的。本文主要以制冷模式下室外机换热器为研究对象展开详细的分析论证,即对冷凝器进行详细分析得到最优流路的铜管设计长度,为后续房间空调器产品的开发提供参考依据,节省开发周期。     

非对称翅片在空调室外换热器的实验研究

本文模拟分析了在空调室外侧采用一侧部分开缝、一侧波纹的非对称翅片换热器替代原有波纹翅片换热器的情况下,室外换热器的换热系数明显提高,而空气侧压降变化不大,对结霜影响不大,从而提高了空调的性能,并通过实际的实验验证了更改后的效果。     

基于Taguchi方法强化翅片传热性能的C型换热器

第二代风管机多采用V型分段拼接换热器,其翅片形状和表面强化结构一般均匀分布,在非均匀风场下的换热能力无法充分发挥.设计一种应用子风管机的C型换热器,采用Taguchi方法分别对高低风速区的翅片表面强化结构进行优化设计;选取5种方案进行换热仿真,对桥缝区域进行排水仿真,最终确定最优方案进行整机测试.结果 表明,低风速区桥宽1.4 mm,桥高0.6 mm,桥数为4,高风速区桥宽1.2 mm,桥高0.6 mm,桥数为2时性能最佳.表面强化结构分区处理、上下侧非对称布置以及管间距非等宽设计使得C型翅片强化传热结构与风场分布精准匹配,并且兼顾排水性能.优化后的C型换热器相比于V型,APF平均提高6.4％,换热器成本降低14.5％.     

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。     

平行流换热器换热性能影响因素的分析

本文通过传热因子j和摩擦因子f的经验关联式对平行流换热器换热性能的影响因素进行了理论分析研究.影响换热器换热性能的因素主要有:迎面风速、齿片间距、齿片高度、百叶窗角度、百叶窗间距、扁管微通道形状和扁管微通道孔数等.结果发现:增大迎面风速、减小齿片间距和齿片高度都可以明显地提高换热器的换热性能.     

不同翅片间距蒸发器对冷藏车空调的影响分析

在分析我国冷藏车空调市场的基础上,简要介绍非独立式冷藏车空调系统的制冷系统原理,并试验对比分析了不同翅片间距的蒸发器对冷藏车空调整机性能及蒸发器排水、换热等性能的影响。在相同实验条件下,蒸发器翅片间距越小,换热器空气侧换热性能越大,但化霜水排水性能不一定最好,因此选取合适的翅片间距能够有效提高蒸发器的排水及换热性能。     

热管换热器应用于大功率LED路灯冷却系统的实验研究

研发了一系列将大功率发光二极管(LED)散热和热管传热相结合的用于大功率LED路灯冷却的热管散热器,并对设计出的热管散热器的传热性能进行了实验研究.实验结果表明,该系列热管散热器具有良好的散热能力,能控制节点温度在70℃以下,满足了LED路灯对结点温度的控制要求;同时实验结果表明,改变翅片结构,换热器散热能力明显不同,所研发的具有菱形、开孔形及外翻形翅片的热管换热器散热能力比普通矩形翅片热管换热器的散热能力明显提高,其中以外翻形翅片的热管换热器散热能力最好;另外研究了改变环境温度、热管排布数量、翅片材质及结构对换热器散热性能、换热装置体积、成本及质量的影响,找到更具应用价值的热管换热器形式;最后研究了热管换热器工作倾角对LED路灯散热能力的影响,倾角越小,散热能力越好,垂直使用时散热能力最差,最后从理论上加以分析.     

7mm单排换热器不同片宽数值与实验研究

通过强化传热理论分析和CFD仿真设计,对7mm管单排不同片宽翅片的进行数值和实验研究。数值研究结果表明,在同等入口风速条件下,22mm宽片换热性能优于18mm宽片,空气侧压降高于18mm宽片。整机实验结果表明,26变频R3样机额定制冷、中间制冷、最大制冷、额定制热、中间制热工况下性能一致,低温制热和超低温制热22mm宽片优于18mm宽片。     

翅片散热管束流动传热性能对进风角度敏感性的研究

针对某一典型翅片散热管束,通过Fluent软件建立了该管束的流动传热数值计算模型,研究了空气流经翅片散热管束时的压降及其气侧对流传热系数对进风角度的敏感性,拟合得到翅片散热管束对流传热系数和压降计算特征关联式。同类型翅片管束的数值模拟结果验证了所建模型的正确性与适用性。计算分析表明,随着α的增加,换热系数h减小,压降Δp减小;随着γ的增加时,换热系数h增大,压降Δp增大。当α=0°,γ=90°时,流经翅片时的空气压降最小,空气与翅片管的换热效果最佳,翅片管流动传热性能最好。     

大功率LED灯热沉强化散热实验

根据温度恒定时输入热量与输出热量相等的原理,设计搭建了大功率LED热沉散热功率测试平台,对散热面积相等但翅片间距不等的两种直翅片式热沉进行了测试,并根据前期模拟结果对根部开孔方法强化散热的手段进行了实验对比。结果表明:翅片间距对翅片散热有明显影响,在翅片散热面积相等的条件下,一定范围内散热功率随翅片间距减少而减少。其原因在于,翅片间距减少时,翅片根部的空气停滞区增加,减少了热沉的有效散热面积,从而减少了热沉的散热功率。在翅片根部开孔可有效提高热沉的散热功率,最高可提高9.8%~16.68%。     

5mm管空调冷凝器翅片的优化设计

为了提高5mm管冷凝器的空气侧换热性能,建立了5mm管冷凝器翅片的优化设计方法。通过依次优化翅片的高宽比、翅片大小、开缝形式和结构,提出了优化后的翅片结构,并通过实验验证了优化后翅片性能的实际提升效果。研究结果表明,优化后5mm管翅片的实际换热性能提升了3.6%,空气侧实际压降增加了1.4%,提高了5mm管空调冷凝器的性能。