双级循环高温热泵换热面积仿真优化设计方法

以COP为优化目标,以制热量、冷凝器和蒸发器(简称两器)水侧流速和压降、压缩机排气温度为约束条件,提出了双级循环离心压缩高温热泵系统换热器换热面积仿真优化设计方法。该方法包括两器总换热面积优化、两器面积比优化、回热器与两器面积配比优化3个过程。建立了双级循环高温热泵数值仿真设计系统,并进行了换热器换热面积优化设计。结果表明,换热器换热面积优化设计是解决热泵系统单一部件结构参数不匹配的有效途径;优化设计后,在保证热泵制热性能不变的前提下,两器总面积约降低了8.6%,蒸发换热管总管数减少了35.5%,优化效果显著。     

海水源热泵系统冬季工况运行特性实验研究

随着社会对于建筑节能和舒适度要求的提高以及低碳环保意识的不断增强,热泵系统作为1种清洁供暖方式受到越来越多的关注.对于沿海地区而言,海水源热泵系统在建筑供暖方面优势巨大.海水换热器是闭式海水源热泵系统的重要组成部分,其性能表现直接影响到热泵系统的运行效率.本文通过实验的方法对比分析了双螺旋管式和叉排管束式海水换热器在冬季工况的运行性能,重点分析了结冰工况对换热器换热性能的影响.实验结果表明,在相同换热面积下,叉排管束式换热器比双螺旋管换热器的换热量低10％～20％,管外冰层厚度主要受到换热流体和海水之间温差的影响,且当其他条件一致的情况下,双螺旋管换热器比叉排管束式换热器的结冰厚度更大.通过热阻分析得知,管壁结冰会对换热器的换热性能有很大影响,冰层热阻最大可占到总传热热阻的50％以上.     

防冻液对热泵机组换热性能的影响

介绍了热泵系统防液所应具备的基本属性，讨论了在不同换热器类型、防冻液种类、浓度和温度条件下循环液工质对换热的影响。通过传热衰减系数DU这一概念的提出，讨论了添加防冻剂对热泵机组换热器换热效果的影响，并分别在制冷工况和制热工况下给出了不同种类和浓度的防冻液所对应的换热面积修正系数和循环水泵功率的变化。     

基于换热器面积的多联式热泵系统IPLV优化

利用CSD物性方程建立工质R22蒸气压缩热泵循环模型,模型考虑实际循环中过冷、吸气过热及压缩过程的不可逆熵增,导出多联式热泵系统综合部分负荷性能系数IPLV值与蒸发器、冷凝器换热器面积比、冷热源温度及热泵负荷的关系式,并建立系统IPLV值与换热面积比之间的优化模型。通过数值分析研究在不同换热面积比下冬夏季及全年IPLV值变化,分析其影响规律,为实际工程提供理论基础和数据支持。     

闭式地表水源热泵系统的应用与分析

闭式地表水源热泵系统有着广泛的应用前景,但目前仍受到一些因素的制约。为此,本文通过对闭式与开式地表水源热泵系统进行对比分析,指出了闭式系统比开式系统有着更大的优势和应用范围。此外,对几种闭式地表水换热器进行了现场实验研究,得到了各自的单位管长换热量和单位面积换热量,可知U型管换热器换热能力最优。最后,本文分析了闭式地表水源热泵系统的传热过程及系统运行对水体生态环境的影响,指出在进行地表水源热泵系统设计前必须进行水文勘测。     

潮汐潮流对浅埋式毛细管热泵系统运行影响试验研究

基于1种现有的新型浅埋式毛细管换热器,通过搭建海水源热泵系统测试平台进行长期的供冷工况下的现场试验,重点研究海水涨落潮对浅埋式毛细管前端换热器换热的影响,并对毛细管换热器的进出口温差、单位片面积换热量,热泵系统制冷系数、热泵机组制冷系数等指标进行分析.结果表明:海水涨落潮过程中,换热器进出口温差不断变化,当海水流入毛细管埋设区后,进出口温差趋于稳定;海水覆盖埋设毛细管换热器区域持续时间越长,越有利于热泵高效运行;海水温度对于毛细管换热器的换热量以及机组和系统制冷系数有一定影响;在夏季最不利(高温)工况下,热泵机组的EER由4.61降至3.6,均值为3.9;热泵系统的EERS由3.63降至2.76,均值为3.14.     

浅滩毛细管前端换热器换热数值模拟研究

采用CFD模拟方法,针对埋置于浅滩中作为海水源热泵前端换热器的毛细管换热器,模拟了冬季和夏季的传热过程.结果表明,埋置于浅滩中的毛细管换热器应用于海水源热泵的前端换热换热效果较好.毛细管换热器单位席面积换热量夏季可达到125 W/m~2左右,冬季可达到100 W/m~2左右.从传热角度看,毛细管内流速取0.05~0.15m/s相对合理.     

毛细管换热器的换热特性研究

作为地表水源热泵的前端换热器,毛细管换热器具有优良的性能,对毛细管的结构优化设计研究对地表水源热泵的推广与应用具有重要意义.建立不同管间距下的毛细管换热器三维模型,搭建试验台进行换热实验来验证数值模拟的准确性.利用Fluent对毛细管换热器进行放热工况下的数值模拟,通过分析在不同地表水流速下的各个模型的进出口温差、单位席面积换热量、单位体积换热量、传热系数,来确定最佳管间距.并分析毛细管换热器换热性能指标随地表水流速的变化,研究它对毛细管换热器换热的影响.     

采用淋激式换热器的污水源热泵系统取热性能研究

污水源热泵将淋激式换热器作为热泵蒸发器是实现换热面物理抑垢、污水换热温差较小条件下仍保持较高的换热性能的新方法,理论上在污水处理厂应用提取处理后污水的热能可取得较好效果。国内外对淋激式换热器的换热特性、换热面流动特性、热泵机组性能的相关研究主要集中在理论研究上,对于实际机组在不同应用条件下的实际性能的相关研究成果仍有限。以某污水处理厂采用淋激式换热器的污水源热泵系统为研究对象,在污水处理工艺中不同取热水源温度下(10~30℃),测试并分析了热泵系统的制热量、输入功率、COP、冷凝器侧出口温度(供热水温度)等参数的变化规律,并给出试验关联式,为进一步优化采用淋激式换热器的污水源热泵系统设计和性能提供技术参考。     

毛细管换热器在地浸采铀中的应用分析

针对含有地热能的地浸液水质差、腐蚀性强的特点,提出将毛细管换热器作为水源热泵系统的前端换热器。分析了毛细管换热器在集液池中换热的传热模型及适用公式,给出了毛细管换热器的管内水流速度及单位管长传热系数范围。对某地浸采铀工程进行了可行性分析。效益分析表明,以毛细管换热器作为前端换热器的水源热泵系统高效节能、前景可期。     

武汉与重庆典型地质结构下的地埋管换热性能

地埋管地源热泵换热器的换热性能受到不同地质结构的影响。以武汉和重庆地区的典型地质构成为边界条件,建立了三维地埋管的单孔双U管换热模型,通过模型计算,获得了两种地质条件下的地埋管换热性能,以重庆地区的地源热泵热响应测试结果以及工程运行数据出发,对模型的计算结果进行了验证,结果表明,模型吻合度较好,可以应用于工程分析。以模型为条件,进行地质结构对换热性能的影响度分析,预测了两地地埋管地源热泵的换热性能并计算得到换热器的平均换热系数分别为武汉地区K1=1.65(W/m·K),重庆地区K2=1.51(W/m·K)。     

双级耦合热泵供暖系统换热面积优化

应用有限时间热力学理论对双级耦合热泵供暖系统换热器面积进行优化,得到了系统供热系数最优时的最佳传热面积分配,最佳工质工作温度、最小总传热面积以及最小输入功率的解析式.结合实际算例,分析了换热器总传热面积对系统特性的影响以及不同设计工况下的优化结果,同时讨论了换热器种类对最小总传热面积的影响.     

基于层换热理论的竖直地埋管换热器设计方法

建立了地源热泵竖直地埋管换热器的三维传热温度场数学模型,模拟计算了不同季节不同工况下地埋管换热器内的水温分布。提出了层换热理论,竖直地埋管换热器及其周围岩土可以分为三个换热层——饱和换热层、换热层、未换热层。通过实测验证了该层换热理论。介绍了地埋管换热器埋深的确定、出水管的保温及流量的确定等。     

蓄热式换热器周期性换热过程的性能分析

针对暖通空调涉及的周期性换热过程(如相变地板、夜间通风、地埋管换热等)进行分析.周期性换热过程可视为等效冷源与等效热源之间非同时的换热过程,地板、土壤等中间媒介起蓄能和间接换热的作用.提出了整个换热过程的热阻分析方法,认为换热量由取热阶段流体与中间媒介表面换热过程、放热阶段流体与中间媒介表面换热过程及中间媒介自身导热过程三方面的热阻决定.计算得到地板白天蓄热夜间放热过程、夜间通风蓄冷过程、地埋管以年为周期的换热过程中,三部分热阻所占比例,分析了蓄热性能的制约因素,为蓄热式换热系统的设计与优化提供参考.     

地源热泵不同地源换热器的传热性能比较

本文针对地源热泵的核心技术问题,介绍了对两种典型地源换热器的散热试验研究:粉质粘土中的垂直单U管、地表水中的水平单U管。研究发现,两种换热器的传热性能差别很大。从开始试验到循环水温度稳定所需要的过渡时间上,地表水换热器比粉质粘土埋管型换热器要快得多。从传热能力来看,地表水换热器的单位管长换热量比粉质粘土垂直单U管要大。     

直接式与间接式污水源热泵系统的比较

介绍了两种系统的具体形式,分析了两种系统蒸发温度相等时蒸发器传热面积的差异及蒸发器传热面积相等时蒸发温度的差异。比较了两种系统的经济性、运行能耗及可靠性。结果表明,当蒸发温度相等时,间接式系统污水换热器的换热面积是蒸发器传热面积的3~5倍,直接式系统蒸发器的传热面积比间接式系统大0.4~0.7倍;而当蒸发器传热面积相等时,直接式系统蒸发器的蒸发温度比间接式系统低3~4℃才能提取相同的热量;直接式系统的投资不一定低于间接式系统,其能耗最多低4%~5%,相对于间接式系统而言,是不可靠的。     

上海浦东游泳馆地埋管地源热泵系统冬季运行工况测试

测试了该系统2010—2011年冬季的运行参数,包括机组性能系数、土壤温度、机组进出口水温和地埋管换热量。分析了加热游泳池池水采用地源热泵系统时相对于燃气锅炉的节能性和经济性。测试结果表明上海地区的游泳馆采用地埋管地源热泵系统冬季节能效果显著。     

污水源热泵系统中多级淋激式换热器的设计与分析

根据哈尔滨某制药厂的污水情况，在污水源热泵系统中采用多级淋激式换热器作为污水侧换热器。采用分区参数法将换热器按制冷剂状态分为过热、两相、过冷三区，分别计算了各区的换热温差、传热系数等。分析了结构参数变化对换热器性能的影响，从而合理地设定了管列数、管径和管长，详细设计出三级淋激式换热器的结构。     

Experimental investigation on heat transfer characteristics of heat exchanger with bubble fin assistance

ABSTRACT

Heat transfer area per unit volume (m²/m³) of heat exchangers decides the size of the heat exchangers, over the period of years heat exchangers have undergone numerous development in this aspect. One such attractive design is plate heat exchanger which is very compact and has high thermal effectiveness, whereas the flow nature of fluid through this type of heat exchangers is complex. The most common type of plate heat exchanger is chevron type which suffers from large pressure drop (Δp) at higher heat transfer rates, to overcome this problem bubble finned heat exchangers are designed. In this paper the performance of bubble finned heat exchanger is studied with single phase fluid flow condition. The comparative study of finned and no fin configuration shows that the former has 1.8 times higher rate of heat transfer at lower value of Reynold’s number, further the flow remains laminar hence the Δp is minimum.     

单U形和双U形地埋管换热器传热模拟

以单U形和双U形地埋管换热器为研究对象,应用FLUENT软件对其传热性能进行了数值模拟。将计算结果与实验测试结果进行比较,验证了该模拟模型的准确性。结果表明,在排热工况下,单U形管换热器的单位井深换热量约为86 W/m,而双U形管换热器的单位井深换热量达到120W/m。在打井费用较高的场合,可以考虑使用双U形管。研究了进口水温、流速以及埋管深度等因素对U形管传热量的影响。