基于微热管阵列的油烟热回收换热器性能研究

提出了1种基于微热管阵列的新型低温油烟热回收集热器,并对换热器的性能进行了实验研究。主要对换热器在不同室外温度、风量、换热器翅片尺寸下进行了热性能和流动阻力测试。结果表明:换热器室外侧换热量随室外温度的升高而减小,随风速的增加呈线性增加,随翅片尺寸增大呈非线性减小。换热器的换热效率基本稳定在0. 77～0. 97之间,高于国家标准要求值。同时,换热器在较低的室外温度下亦可满足高效的热回收需求,具有广泛的应用前景。     

中空纤维膜溶液换热器在吸收式制冷系统中的应用

为了提高低品位热源驱动的小型溴化锂吸收式制冷机的整体运行效率,开发了一种既有传热又有水蒸气传质过程的中空纤维膜溶液换热器,以替代传统间壁式金属换热器.研究了该换热器应用于吸收式制冷系统的特性,结果表明,该换热器大大增加了冷热流体之间的接触面积,换热器热侧和冷侧的进出口温差都得到了提高,水蒸气由高温侧向低温侧的传质作用和潜热传递作用加剧了溶液之间的热量传递,浓溶液被进一步浓缩,稀溶液被进一步稀释.同时,发生器和吸收器的热负荷减小,系统的整体性能系数增大.     

利用长江水作水源热泵冷热源的探讨

对重庆段长江水温进行了实测,在仅考虑制冷剂与冷却水、制冷剂与长江水体之间的传热温差影响的情况下,水源热泵机组的性能系数能达到6.4以上,热力完善度大于0.76,认为利用长江水作为水源热泵机组的冷热源具有极大的节能潜力.     

空调常用制冷剂在微通道蒸发器中的性能分析

通过换热器优化软件设计了一款微通道平行流蒸发器模型,利用已验证的传热与压降关联式,在不同的模拟工况下研究分析了R22、R290(propane)、R134a、R410A、R1234yf在蒸发器模型中的传热与流动性能。结果表明:在质量流量一定的条件下,R290的换热量远高于其他制冷剂,是R22的1.63倍,R410A的换热量与R22相差无几,换热量最小的制冷剂为R1234yf;R290的充注量为147 g,仅为R22的72.4%,R134a的充注量最大,达到了221 g;制冷剂侧压降损失最大的R290,压降损失达到了75.4 k Pa。在理论换热量一定、质量流量不定的条件下,换热量最大的制冷剂是R134a,达到了8 500 W;充注量和制冷剂侧压降损失最小的制冷剂为R290,并且其换热量达到了8 230.4 W。     

基于能耗考虑的交叉流显热换热器性能评价方法

提出了根据实验数据和ε-NTU关系式求解交叉流板式显热换热器各种通道形式对流传热关联式的方法.考虑到换热器会给空调系统带来阻力损失,建议用回收热量与风机有效功率的比值来评价换热器的节能性能,并对两种通道形式的交叉流板式显热换热器进行了性能比较.     

瘦腰型百叶窗翅片热力性能数值模拟

通过数值模拟方法得到常规百叶窗翅片和瘦腰型百叶窗翅片在流动传热单元内的速度场、温度场与压力场分布,比较分析二者的热力性能差异。结果表明,瘦腰型翅片百叶窗栅格较窄,截面上壁面阻力小,流速较快,边界层分离早,平均温度和出口温度均最低。瘦腰型翅片进出口压降小,阻力消耗低。Re_(Lp)=228~1 028范围内,f因子比常规翅片最大可降15.9%。相对于常规翅片,瘦腰型翅片j/f增幅高于11.3%。采用j/f 1/3作为评价指标,瘦腰型翅片综合性能仍优于常规翅片,且雷诺数越高效果越明显。     

常温热管散热器试验研究与分析

本文采用实验方法对一台新型热管散热器进行了变工况性能测试研究。人工环境实验室的空气处理机组模拟环境温度(即冷侧进风温度),用电加热装置调节散热器热侧(热管蒸发段)空气进口温度。冷侧进风温度在5℃～41℃范围调节,热侧进风温度在20℃～55℃范围调节,得出散热功率与冷热侧进风温差有关而与进出风温度范围无关;对充液率分别为35%和25%热管散热器进行变工况实验研究,得出了热管散热器充液率25%时性能优于充液率35%时性能等结论。     

地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型

地下换热器传热模型是地源热泵系统长期运行性能预测的基础。基于合理的简化处理,在柱坐标下建立了一种新的单孔及多孔竖埋U形换热器一维非稳态传热数值模型,并给出了求解算法。该模型基于任意时变冷热负荷,预测换热器进出水温及地温。用3组单孔实测数据进行了验证,出口水温模拟值与实测值最大绝对偏差为0.8℃,说明模型可靠准确。全年逐时动态模拟消耗机时不足1 min。综观计算功能、准确性及快速性,本模型可以作为地源热泵地下换热器设计分析的强有力的工具。     

小流量大温差LiBr溶液换热器传热性能的实验研究

搭建实验台,对小流量大温差条件下溴化锂水溶液在多套管式换热器和钎焊板式换热器中的传热性能进行了研究,并测试了溴化锂水溶液回收的饱和制冷剂水余热.基于实验数据拟合出溴化锂溶液钎焊板式换热器对流换热特征数方程,并与文献中的相应方程进行比较,以验证拟合方程的可靠性.实验结果表明,该方程可用于指导溴化锂溶液在钎焊板式换热器中流动的热力水力特性的理论分析,为换热器优化设计提供依据.     

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.     

双排椭圆孔肋片管式换热器的换热和压降特性数值研究

基于正交试验法,以孔径和两个位置为变量,对空气源热泵用肋片管式换热器的肋片进行了开椭圆孔研究。利用CFD对平肋片和椭圆孔肋片进行了不同雷诺数Re下的三维数值模拟,并对空气侧流动和换热性能进行了对比分析。经验证,模拟结果与相关文献试验数据吻合得很好,证明了模拟方法的正确性。与平肋片相比,在所研究Re范围内,9种椭圆孔肋片传热因子j提升了4%~25%,摩擦因子f变化范围为-7.5%~7.9%。对综合性能评价指标j/f,j/f1/2,j/f1/3进行了计算,在相同流量、压降、泵功耗下,椭圆孔肋片的综合换热能力均优于平肋片。肋片开椭圆孔可有效阻碍其表面温度和速度边界层的发展,增强气流扰动,在阻力变化不大的情况下,可有效强化肋片换热性能。与椭圆孔位置相比,孔径对肋片换热性能的影响较大。     

基于微热管阵列的地板辐射供暖模拟研究

提出了 1种基于微热管阵列的地板辐射供暖系统,建立了供暖单元传热模型,利用实验数据验证了模型的可靠性.并对该辐射供暖传热过程及关键影响因素进行了模拟与分析,得到了供水温度和循环流速对供暖性能的影响.当流速为0.2 m/s,不同供水温度下,地板表面温度的实验数据与模拟数据最大差值为1.6℃.地板表面温度均随着供水温度的增大增幅明显;在相同供水温度下,地板表面温度受循环流速影响较小.在供水温度为40℃,流速为0.2 m/s时,模拟地面温度在23.9～29.9℃之间,热媒输送通道细小通道扁管上方地板表面温度较高.提出地暖结构的优化方法,以减少地板温度不均匀性.     

独栋住宅土壤源热泵系统冬季供暖实证研究

本文以1栋上海地区独栋住宅为对象,对土壤源热泵系统冬季供暖性能和能效进行了实证研究.通过对系统运行参数的连续监测,实证了地埋管换热器每米埋管取热量、机组与系统的COP及系统节能率等指标.结果表明:地埋管换热器出水温度及循环温差较为稳定,埋管换热量为27 ～ 32 W/m;系统能效受部分负荷率影响较大,整个测试期系统COP在3.3～3.9之间;在满足同等舒适性条件下,土壤源热泵系统比空气源热泵节能31.0％,节能效果明显.     

倾角对不同充液率重力热管性能的影响

基于不锈钢—水重力热管,实验研究了变倾角在不同充液率(15％,30％和45％)下对传热的影响.分析讨论了倾角对壁温时间响应特性,上下壁面温差分布及传热系数等传热性能的影响.研究表明:倾角对重力热管的壁温特性及传热特性有显著影响.在倾角为65° 时热管的启动速度快于其余角度,所有实验倾角下热管内蒸汽流动随着加热功率的增加趋于稳定,壁温波动振幅减小.管壁上下表面间的温差随着倾角的增加而减小,最大温差发生在液池高度附近可达7.23℃左右.蒸发段和冷凝段管壁上下表面传热系数均随倾角增大呈先增后减的趋势,最佳传热倾角在55° ～65° 左右.     

数据机房用分离式热管散热器运行特性分析

信息化水平的不断提高直接带来了数据中心耗电量的急剧增加。数据机房不同于一般的公共建筑,考虑到隔热、隔湿及洁净度的要求,即使在冬季也需供冷降温。而在满足散热需求的前提下,最大限度利用自然冷源则是降低空调能耗的最有效方法。但目前自然冷源的利用中常出现受环境影响大、节能效率低等问题,热管式散热器能将室内外空气完全隔绝,具有启动温差小、体积小、安装灵活等优点,在机房节能中有很大的应用潜力。以节能和良好的环境适应性为目标,对数据机房应用分离式热管的被动式散热方式进行了理论分析。以本学科工程领域现有技术为基础,理论分析了应用分离式热管的意义及优势,定义了分离式热管蒸发段及冷凝段的换热效率,建立了数据机房应用分离式热管散热系统的理论分析模型,以某名义排热量为30 kW的管翅式换热器为例,研究换热效率随风量的变化关系,得出分离式热管散热下可运行的最高允许室外温度、全年运行时间、功耗及全年节电量等关键参数。以某一30 kW冷负荷数据机房为模型进行CFD软件模拟,获得了采用分离式热管散热器的机房内部温度场分布,并与普通空调进行了比较。针对室外温度下降所引起的室内侧送风温度过低问题,提出减小室外侧风量的具体改进措施。利用理论模型设计分离式热管换热系统蒸发段和冷凝段,提出可根据热负荷及实际机房灵活配置,建设成本低,有效适应机房现有散热系统的方法。主要结论如下:(1)分离式热管散热器应用于数据机房散热,换热效率随着风量增加而减小,分离式热管散热器应用于数据机房散热,换热效率随着风量增加而减小,但可利用室外冷源的温度升高,可利用室外冷源的时间也随之增加,可根据换热器及所在地区设计最佳风量。(2)分离式热管散热下风量较大时,机柜进风温度比普通空调散热更为均匀,机房内热环境更好,可减少机房内局部热点。(3)若风量不变,分离式热管散热器蒸发段送风温度随室外温度降低,并有可能低于机房送风的标准温度。可通过减小室外侧风量使室内蒸发段出风温度满足数据机房送风温度,同时散热器的能效也可进一步提高。     

风冷式建筑一体化光伏光热组件夏季性能研究

将平板微热管阵列与碲化镉太阳能光伏组件相结合,采用空气循环冷却的形式,构成风冷式建筑一体化光伏光热(BIPV/T)组件,将其应用于建筑墙体并设计风冷式系统,对其组件进行光电光热与传热性能测试。实验测试结果表明,在室外环境温度平均值为38.2℃,太阳水平辐射强度为789 W/m~2时,BIPV/T组件背板温度平均值为44.7℃,瞬时光电效率最大值达到5.74%,全天平均光电效率为4.52%,平均光热效率为48.02%,平均总利用效率为52.54%,组件总发电量为0.74 kW·h,总集热量为28.33 MJ。应用热流计法测试BIPV/T组件传热性能,在有、无机械通风条件下,传热系数分别为0.124和0.281 W/(m~2·K),机械通风条件下,组件背板温度平均值降低12.8℃。通过设置不同南侧墙体组件,建立建筑模型,模拟建筑热环境,结果表明BIPV/T组件与BIPV组件相比,全年总冷负荷降低了4.80%,逐时最大冷负荷降低了13.35%;与常规节能标准围护结构相比,厚度减小了148 mm。     

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。     

土壤-空气换热器新风系统在严寒地区全年运行性能评价

为解决严寒地区建筑冬季室内新风不足且传统通风方式能耗过大的问题,提出了一种基于土壤-空气换热器的新风系统,对其全年运行性能进行了实验与分析。实验台搭建于哈尔滨松北区一办公建筑中,通过对空气温湿度,土壤温度,系统耗电量等参数的监测验证了系统可行性。结果表明,土壤-空气换热器新风系统可有效在严寒地区全年运行,独立为室内提供处理好的新鲜空气。供暖季运行期间,无辅助加热措施的情况下,系统最低送风温度为13. 1℃,制热工况下土壤-空气换热器平均升温达12. 4℃,最大升温幅度为21. 9℃,最大换热量达8 271 W,且室外温度越低,土壤-空气换热器制热性能越好,以最大风量连续运行一周时换热器仍可保证平均换热效率在67. 7%;过渡季及夏季运行期间土壤-空气换热器起到降温效果,在保证新风供给的同时为室内提供了免费冷量。同时,通过对本系统与传统空气源新风处理机组经济分析对比,得到动态回收期仅为2. 38 a,说明系统具有良好的经济型,适合工程应用推广。     

两种不同流道构型全热交换器芯体综合性能的理论分析与对比

为了解三角形和平板式两种流道构型芯体综合性能的相对优势及两者相对较佳运行工况,根据工程传热传质计算方法,对比与分析了两种芯体在不同层高及运行工况下综合性能的差异。结果表明:随层高变化,两种芯体能效比曲线有交叉且存在峰值,交叉点对应层高约为4.5 mm;风量增大,两种芯体能效比均降低且三角形流道芯体能效比小于平板式;相同工况下,三角形流道芯体能量回收量大于平板式;两种芯体存在相对较佳运行新风与排风温差范围,温差大于约7℃时,三角形流道芯体相对平板式运行性能较佳。设计与选型时应综合考虑两种芯体的性能特点,合理选择流道构型。     

中高温水平管降膜蒸发海水淡化研究

针对低温多效蒸馏海水淡化技术存在传热系数低、制水成本相对较高等缺点,开展了中高温条件下水平管降膜蒸发海水淡化的研究,考察了海水蒸发温度、海水喷淋负荷和传热温差等因素对海水淡化过程中传热性能和结垢情况的影响.结果表明,提高海水蒸发温度、降低传热温差可以增大海水淡化传热系数;海水喷淋量不足和不均是导致换热管结垢的主要原因,结垢产物主要为可化学清洗的碳酸钙,在蒸发温度为90℃时还产生了少量的硫酸钙.