柜式空调微通道蒸发器换热性能测试

设计并搭建了柜式空调用微通道蒸发器的性能实验测试平台,测试了微通道蒸发器扁管进出口端温度分布及蒸发器进出口温差、压差、输入功率、制冷量和系统能效比随环境舱温度(18~23℃)升高的变化,并与常规管翅式蒸发器进行了对比。结果表明,微通道蒸发器具有较好的制冷剂流量分配特性,提高了空调出风口温度分布均匀性;由于微通道蒸发器制冷剂充注量低于管翅式蒸发器,且流程也相对缩短,相同工况下,微通道蒸发器进出口压差比管翅式蒸发器降低了33.9%,输入功率降低了4.12%,制冷量提升了2.95%,系统能效比最高提高了6.69%。     

微通道蒸发器优化两相制冷剂分配及沸腾传热研究进展

微通道蒸发器由于低充灌量、高换热性能、低成本等优点在制冷系统得以广泛应用。微通道蒸发器性能的进一步提升有助于降低制冷剂充灌量、增加微通道换热器的紧凑性。微通道蒸发器主要由集管和微通道扁管组成,优化集管内两相制冷剂分配和强化微通道扁管内流动沸腾,可有效实现微通道蒸发器整体性能提升。本文首先阐明了影响集管内两相分配的因素和微通道扁管内流动沸腾特性,然后概括了提升两相制冷剂的分配方案和强化流动沸腾的措施,最后对提升微通道蒸发器性能的方法做出进一步展望。     

磁力泵驱动两相冷却环路的换热特性

为研究磁力泵驱动两相冷却环路的工作特性,特别是启动特性和换热性能随温差的变化规律,搭建了磁力泵驱动两相冷却环路的实验装置,并利用空气焓差法对其进行测试。结果表明:磁力泵驱动两相冷却环路启动迅速,在600 s内达到稳定状态,受蒸发器内液体过热的影响,启动过程中系统的压力和温度分布会产生微小波动;制冷量随温差的增大而增大,随制冷剂质量流量的增加呈先增大后减小的趋势。温差10℃时,系统最大制冷量为3.429 kW,能效比(EER)为12.94;温差25℃时,制冷量最大为9.241 kW,EER为29.7。     

分流板结构对微通道平行流蒸发器性能的影响

试验研究了仅改变微通道平行流蒸发器内第一个分流板上的开孔数量和位置时,蒸发器的流动和换热性能的变化规律。结果表明：分流板的开孔数量和位置对蒸发器的流动和换热性能影响很大。合理布置分流板的结构,可以改善蒸发器内的流量分配,从而提高蒸发器的制冷能力,同时压降也会上升,且上升幅度大于制冷量的增加幅度。分流板上的总开孔面积一定时,开孔数量和位置的变化对蒸发器的内部阻力系数没有影响。分流板上的开孔数量太少及开孔位置偏离中心都不利于流量的均匀分配。分流相对均匀的第一个分流板的结构是：开孔数量是扁管数量的一半,开孔位置与相邻两扁管的投影等距。     

微通道换热器百叶窗翅片排水性能的CFD模拟

微通道换热器结构紧凑、换热效率高,但应用于热泵空调器时,会出现排水困难从而造成性能恶化的问题。插片式微通道换热器通过在翅片上增加专门的排水槽结构,能够有效提升微通道换热器的排水性能。本文采用百叶窗型插片式微通道换热器的双翅片扁管结构作为几何建模对象,利用液滴接触角模型与表面张力模型来确定排水过程中液滴在翅片表面的运动过程,建立排水预测模型,并通过试验验证模型准确性。通过对不同开缝角度和开缝数量的百叶窗翅片排水性能进行模拟,发现翅片上残留水量与开缝角度没有明显的单调关系;翅片上残留水量随着开缝数量增加而增加;当开缝数量由5个增加到14个时,残留水量增大了31.89%。     

基于AMESim泵驱动两相回路热管系统的传热特性

为降低机柜的散热负荷，减小散热系统的体积和质量，并且提高冷却系统的能量利用效率，提出利用微通道平行流换热器泵驱动两相回路热管系统方案，基于AMESim软件研究质量流量、换热器风量、环境温度、冷凝器结构参数对系统换热性能的影响。研究结果表明：制冷剂质量流量过大、换热器风量过大对系统制冷量无显著影响。室外温度是系统换热性能的重要影响因素，室外温度由10℃增加至35℃时，制冷量降低了57.9%。冷凝器流程布置和扁管排布需要考虑换热性能和流动阻力之间的平衡，平行流冷凝器为3流程，扁管数目为(12,12,10)时，系统运行性能最佳。     

用于微通道换热器的循环流道分流器的设计方法与应用效果

在家用和商用空调领域中常采用分流器实现多路微通道换热器中制冷剂的分流。分流器应用中最普遍的问题是制冷剂分流不均匀。提出一种利用循环流道实现制冷剂均匀分流的分流器。在传统圆筒式分流器的基础上,设计了循环流道,使制冷剂形成离散泡状流并均匀分流到每根扁管中。新型分流器的关键几何尺寸包括喷孔直径和上行流道水力直径。通过离散泡状流的形成条件推导出喷孔直径的计算公式;通过两相流循环流动的形成条件推导出上行流道水力直径的计算公式。给出新型分流器的设计实例,并通过试验对分流器性能进行验证。试验结果表明分流器进口制冷剂质量流量为14.0、18.0、22.0 g/s时,新型分流器的不均匀度分别为比传统分流器下降46.8%、32.0%、24.4%。     

双排对折型微通道换热器仿真模型开发

针对双排对折型微通道换热器,建立三维分布参数模型,基于双排对折的独特结构分别划分换热区和集流管的控制单元,并创新性提出一种基于流程的制冷剂流路描述方法。调研并整理了公开发表文献中记载的适用于微通道换热器的制冷剂侧和空气侧的换热及压降关联式,使模型能够应用于各类工况。建立模型的控制方程,并开发一种换热-压降交替迭代的快速求解算法,基于此计算换热器性能,并用试验数据验证模型的计算精度。结果表明,基于此仿真模型计算的换热器平均换热误差小于5%,制冷剂侧平均压降误差小于10%,满足实际工程需求。     

微细平行流通道换热器流量均布性试验研究

以水为工质,用试验的方法研究了不同进出口结构和Re数下微细平行流通道内流体的流动,使用高速摄影系统拍摄,得到流体在Z型和U型微细通道内的流动情况,并通过Image-pro plus软件提取各通道流体的流速。结果表明:在试验涵盖Re数下,Z型和U型结构换热器流量分配均匀性随着Re数的减小而变好,其中Z型换热器的整体流量分配均匀性提高了约80.4%,U型换热器的整体流量分配均匀性提高了约64.3%;进出口结构对微细平行流通道的流量分配和压降有很大的影响,Z型换热器整体均匀性比U型换热器高约2%—44%,Z型换热器进出口压降比U型减小了约1.2%—19.9%。因此Z型换热器的综合性能更好。     

制冷工况下降膜冷凝器的制冷剂积存特性与传热性能

为探索在保证空调器性能的同时,减少制冷剂充注量的解决方案,对家用分体空调室外机的制冷剂积存量进行了实验研究,结果表明:冷凝器中两相段及过冷段的液相积存量较大,导致冷凝器内积存的制冷剂质量较多,占总充灌量的60%以上。故利用竖直管降膜冷凝来减少制冷剂积存量的思路,设计了翅片管降膜冷凝器并对其进行了实验研究,结果表明:在保证系统性能的同时,总充灌量由1050 g减少到550 g。     

回路热管微通道换热器蒸发冷却实验

采用微通道换热器作为数据中心回路热管冷却换热器,在微通道冷凝器侧进行了蒸发冷却实验。实验利用焓差平台测量了不同因素对采用蒸发冷却技术的微通道冷凝器换热影响,并分析了室内外不同温差、室外不同湿度条件下采用蒸发冷却的微通道冷凝器及蒸发器的进出口空气温差。实验结果表明：采用蒸发冷却可使冷凝器入口空气温度实现大幅温降,并增加冷凝器及蒸发器的进出口空气温度差值,喷淋后可使流经热管空气降温0.3～1.9℃,增大2%～20%的系统换热量,冷凝器换热效率得以提升,并可扩大回路热管换热器使用地区,延长回路热管年利用时间。     

紧凑型平板环路热管实验研究

环路热管因其紧凑、高效等优势在电子元件冷却方面十分具有应用前景。实验研究了一种紧凑型平板环路热管在不同工况下的启动特性和传热特性。结果显示部分低加热功率和充液率下的启动出现振荡,高加热功率和较高充液率有利于环路热管平稳启动。总结了温度振荡现象出现的工况范围。传热特性方面,存在一个最优充液率使热管散热性能最佳,这个最优充液率与散热负荷有关。低负荷时,最优充液率较低;高负荷时,最优充液率较高。     

An experimental study of the air-side particulate fouling in fin-and-tube heat exchangers of air conditioners

An experimental study was conducted to investigate the chronological performance variation such as pressure drop across a heat exchanger and cooling capacity due to the air-side particulate fouling of fin-and-tube heat exchangers for air conditioner evaporators used. Thirty samples of air conditioners used in the field such as inns, restaurants, and offices are collected in chronological order of use. This study was intended to provide factual long-term fouling data under actual operating conditions. It was found that the important parameters to influence the fouling of heat exchangers are the concentration and size of indoor pollutants, the filter efficiency, the hydrophilicity of fin surfaces, fin spacing, and the structure of fins. The pressure drop of heat exchangers increases from year to year due to the deposition of indoor pollutants larger than 1 Μm in size and increases up to 44% in the samples used for 7 years. Also, the air-side particulate fouling degrades the cooling capacity by 10-15% in the samples used for 7 years.     

降膜蒸发器旋液流态化在线自动清洗能力研究

针对降膜蒸发器管内结垢问题,提出旋液流态化技术实现自动清洗。由结晶速率等效原理,将饱和溶液在加热面结晶问题等效为在冷却面结晶问题。以0.4m/s平均流速饱和硫酸钠溶液为例进行试验研究。结果表明：近壁面溶液在忽略管壁及污垢热阻的绝对过饱和度Δcsur为4.20%时,与空管连续运行0.5h总传热系数下降80%相比,管内加钢...     

水-水降膜蒸发器的模拟仿真和优化

由于具有换热性能突出、制冷剂充注量小等优点,降膜蒸发器已被广泛应用于海水淡化等行业。然而,由于存在液位控制和干斑效应等实际操作问题,在压缩式制冷系统中,降膜蒸发器的设计还需要进一步优化。为解决这个问题,构建了水-水降膜蒸发器的仿真模型。采用有限元方法,获得了沿管程的温度、热流变化情况。对于现有的四管程降膜蒸发器,在80℃蒸发沸腾和0.4 kg·s⁻¹的喷淋量下,为获得最大的换热量,进行了详细的模拟计算,基于模型的计算结果,建议采用两管程降膜、两管程满液的液位控制方式。本模型同时给出了沿管程换热时的传热系数分布情况,提出了满液降膜分界线,为后续的降膜蒸发器结构设计优化提供了新思路。     

太阳能与空气复合源热泵热水系统多模式运行实验特性

提出并构建了一种直接膨胀式太阳能与空气复合源热泵热水系统。在南京夏季的晴天、阴天及冬季晴天工况下分别对实验样机的运行特性进行研究。实验结果表明:该系统在不同天气下以不同热源模式高效地将热水加热到55℃。在夏季晴天太阳辐射波动较大时,系统的集热/蒸发器可以同时吸收太阳辐射能和空气热量,以太阳能为主,空气源为辅,平均能效比为4.83;在夏季阴天,系统以空气源热泵模式稳定运行,平均能效比为3.97;在冬季晴天,系统以太阳能热泵模式运行,太阳能的输入提高了热泵蒸发温度,从而缓解了蒸发器结霜问题。     

固体吸附制冷系统中的气液回热

对固体吸附制冷系统中的气液回热进行了研究,对回热量在吸附制冷系统中的影响进行了理论分析,并通过试验验证了气液回热对系统产生的积极影响.