波纹几何参数对人字形板式换热器内流动形态的影响机理

应用数值计算软件对人字形波纹板式换热器内板片间的流场进行了模拟.模拟结果验证了相关文献关于波纹倾角β对波纹板片间流体流动形态的影响规律：随着波纹倾角β由小变大,通道中的流动形态由“两组交叉流”转变成“曲折流”;模拟结果还发现波纹倾角β不是影响人字形板式换热器内流动形态的唯一因素,人字形波纹的其它几何参数也会影响到流体的流动形态.从流体沿波纹方向的流体动量分量和流动阻力共同作用的角度,探讨了波纹几何参数对人字形波纹板片间流体流动形态的影响机理.     

空气在不同高度波纹流道内的流阻与传热的数值分析

空气-水波纹板式加热器采用不同于传统的肋片管式加热器的设计方法,传热面为一次表面,与传热介质接触的表面直接参与传热过程,具有结构紧凑、高效的特点,可将其用于空调机组加热器、热风幕等场合.利用流体力学软件FLUENT对空气侧的不同高度波纹流道内的流阻与传热过程进行模拟计算,通过比较表面摩擦系数f与传热因子j,表明波纹高度是影响空气在波纹流道内的流阻与传热过程的重要因素,结果可为进一步优化设计空气-水波纹板式加热器提供重要参考.     

板式换热器单相换热和压降数值模拟

建立了板式换热器水侧单流道CFD仿真计算模型,并通过与实验点的对比验证了该模型的精确性.基于数值模拟结果,拟合得到板式换热器水侧换热系数和摩擦因子计算关联式,为板式换热器的优化设计提供了依据.     

倾斜式波纹翅片管传热及流动阻力性能比较试验

对新开发的空气冷却器倾斜式波纹翅片管与传统的国产平直翅片管的传热性能及流动阻力性能进行了对比试验,给出了相应的传热系数曲线和流动阻力系数曲线,并分析了产生该试验结果的原因及理论依据。当空气流经该新型倾斜式波纹翅片管时,由于该翅片管能使气流产生强烈的扰流,破坏气流的边界层,导致掠过翅片管束的气流紊流程度加剧,从而提高了翅片管外空气膜传热系数。由试验结果可知,该新型倾斜式波纹翅片管与平直翅片管的j／f值相比,有较大的提高,表明新型倾斜式波纹翅片管的传热及流动性能优于国产平直翅片管,具有较高的工程应用价值,因此新型倾斜式波纹翅片管具有较好的推广应用前景。     

人字形双流道板式换热器的性能优化分析

为研究波高对冷热双流道板式换热器的影响,对不同紊流状态下正弦人字形换热器进行了三维建模,利用 ANSYS Fluent 软件对冷热流道内换热器的换热和流动特性进行了数值模拟分析,得到了不同湍流强度下换热器内部温度、速度、压力场的分布特性,并分析了典型波纹倾角、波距情况下,不同波高对换热器平均壁面努塞尔系数（Nu）及摩擦因子的影响。结果表明：①雷诺数增加使得换热器内部热交换性能提升,换热死区面积减小,压力增大;②入口流速的增加使得 Nu 随之增大,但也使沿程阻力增加,入口流速 0.4 ~ 0.8 m/s时换热器换热性能良好;③ Nu 随波高呈线性增加趋势,考虑到沉淀结垢及摩擦因子随波高变化,建议波高4 ~ 5 mm 为宜。     

非对称翅片管换热器的实验及流场分析

提出设计一种新型非对称翅片管式换热器,通过对非对称式翅片管不同工况进行实验,研究其传热过程和传热效果.通过对传热系数的计算,比较其与环状翅片管管束和光管管束的传热性能.并且利用ANSYS对三种换热器进行数值模拟,分析其流场.结果表明:非对称翅片管对流体的扰动要强于环状翅片管和光管,在相同参数条件下,非对称翅片管换热器的换热效果优于环状翅片管和光管式换热器.     

变片距换热器空气源热泵机组结霜特性分析

为了比较变片距与等片距室外换热器空气源热泵冷热水机组的性能,在质量守恒、能量守恒的条件下建立系统动态模型,利用数值模拟对变片距与传统换热器的空气源热泵运行特性比较.仿真结果表明,在入口空气参数和初始蒸发温度相同的条件下,变片距换热器空气源热泵机组运行时蒸发温度、冷凝温度、制冷剂流量、水侧换热量、出水温度均大于等片距换热器空气源热泵机组,从而使得机组供热性能系数提高,并有效延长了换热器结霜周期.     

H型翅片管换热器声波吹灰性能参数优化分析

为了更准确高效地解决换热器积灰现象严重导致的换热效率降低、设备故障频发等问题,同时为换热器声波吹灰装置的设计提供更全面精确的理论指导,结合COMSOL Multiphysics多物理场有限元仿真软件,以H型翅片管换热器为物理原型,建立了声、固、流三场耦合的三维吹灰模型,开展了在不同声场流场参数下管道受力特性的分析研究,探讨了针对H型翅片管换热器的声波吹灰性能的参数优化.结果表明:该模型可以准确反映H型翅片管换热器在声波吹灰过程中的受力分布特性;位置相近的情况下,光管与鳍片交界处的受力明显高于鳍片部分的受力;点声源频率在200 Hz左右时,管道受力基本达到最大,小于或大于200 Hz管道受力则逐渐减小;考虑流场流速影响时,迎风面受力大于背风面受力.仿真结果为声波吹灰技术在换热器中的应用提供了设计指导.     

板式换热器新评价标准分析

基于熵产最小化原理的换热器优化方法,以及Tondeur和Kvaalen研究的熵产均匀性与换热器性能之间存在的联系,提出了熵产均匀性系数这一概念,利用熵产均匀性系数优化不同波纹角度的复合人字形板式换热器.结果表明:无论是基于熵产均匀性标准的优化结果还是基于强化换热综合性能评价标准的优化结果,β为30°和70°的复合人字形板式换热器性能都是最好;随着雷诺数的增加,由流动阻力产生的熵产占总熵产的比重不断增加;相同雷诺数下,波纹倾斜角度大的的复合人字形板式换热器的阻力熵产所占比重较大.     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

R744系统管翅式蒸发器换热性能的优化

基于稳态分布参数法,建立了R744系统管翅式蒸发器模拟程序,计算分析了管内制冷剂侧换热系数和压降梯度沿管长的变化特点;通过对管翅式蒸发器结构参数进行敏感性计算分析,得出了传热系数、换热量、制冷剂侧压降以及冷重比等参数与蒸发器主要结构参数之间的变化关系.优化后的管翅式蒸发器在换热量基本相同的情况下,空间体积缩小了24.86％,传热系数提高了5.17％,单位面积换热量提高了15.58％.     

Energy efficiency performance of multi-energy district heating and hot water supply system

A district heating and hot water supply system is presented which synthetically utilizes geothermal energy, solar thermal energy and natural gas thermal energy. The multi-energy utilization system has been set at the new campus of Tianjin Polytechnic University (TPU). A couple of deep geothermal wells which are 2 300 m in depth were dug. Deep geothermal energy cascade utilization is achieved by two stages of plate heat exchangers (PHE) and two stages of water source heat pumps (WSHP). Shallow geothermal energy is used in assistant heating by two ground coupled heat pumps (GCHPs) with 580 vertical ground wells which are 120 m in depth. Solar thermal energy collected by vacuum tube arrays (VTAs) and geothermal energy are complementarily utilized to make domestic hot water. Superfluous solar energy can be stored in shallow soil for the GCHP utilization. The system can use fossil fuel thermal energy by two natural gas boilers (NGB) to assist in heating and making hot water. The heating energy efficiency was measured in the winter of 2010-2011. The coefficients of performance (COP) under different heating conditions are discussed. The performance of hot water production is tested in a local typical winter day and the solar thermal energy utilization factor is presented. The rusults show that the average system COP is 5.75 or 4.96 under different working conditions, and the typical solar energy utilization factor is 0.324.     

糖厂进口板式换热器的用汽方案分析

针对目前糖厂使用板式换热器后仍沿用原列管式换热器用汽方案的状况,对板式换热器的用汽进行分析,分析结果表明：目前糖厂所用板式换热器的方案没有较好发挥板式换热器的节能作用．同时提出：在糖厂使用板式换热器时,应相应调整用汽方案,即使用温度较低的汽源,则可以更有效地降低加热耗汽,使工艺热力系统达到较好的节能效果．     

地热换热器间歇运行工况分析

地源热泵应用推广的关键和难点是地热换热器的设计和运行模拟,大多数工程应用均采用简单而又实用的线热源模型。本文利用线热源解模拟出地热换热器周围土壤的温度响应,对于随时间变化的负荷或间歇负荷可以近似用一系列的矩形脉冲热（或冷）负荷来代替。因此,采用了迭加原理来分析计算随时间变化的 间歇 负荷引起的温度响应。通过模拟计算发现,在计算流体的最大温升值时,可以把间歇工作的周期性脉冲热流简化为一个持续作用的平均 热负荷和一个脉冲负荷的和。这为地 热换热器的设计计算提供了一种简单实用的方法。通过编程模拟还证明,对于地热换热器来说,冷热负荷平衡的工况是最理想的工况,长期运行不会引起地层中热量（冷量）积累而使地热换热器性能退化。     

Simulation of embedded heat exchangers of solar aided ground source heat pump system

Aimed at unbalance of soil temperature field of ground source heat pump system, solar aided energy storage system was established. In solar assisted ground-source heat pump (SAGSHP) system with soil storage, solar energy collected in three seasons was stored in the soil by vertical U type soil exchangers. The heat abstracted by the ground-source heat pump and collected by the solar collector was employed to heating. Some of the soil heat exchangers were used to store solar energy in the soil so as to be used in next winter after this heating period; and the others were used to extract cooling energy directly in the soil by circulation pump for air conditioning in summer. After that solar energy began to be stored in the soil and ended before heating period. Three dimensional dynamic numerical simulations were built for soil and soil heat exchanger through finite element method. Simulation was done in different strata month by month. Variation and restoration of soil temperature were studied. Economy and reliability of long term SAGSHP system were revealed. It can be seen that soil temperature is about 3 ℃ higher than the original one after one year’s running. It is beneficial for the system to operate for long period.     

地热换热器间歇运行工况分析

地源热泵应用推广的关键和难点是地热换热器的设计和运行模拟,大多数工程应用均采用简单而又实用的线热源模型。本文利用线热源解模拟出地热换热器周围土壤的温度响应,对于随时间变化的负荷或间歇负荷可以近似用一系列的矩形脉冲热(或冷)负荷来代替。因此,采用了迭加原理来分析计算随时间变化的间歇负荷引起的温度响应。通过模拟计算发现,在计算流体的最大温升值时,可以把间歇工作的周期性脉冲热流简化为一个持续作用的平均热负荷和一个脉冲负荷的和。这为地热换热器的设计计算提供了一种简单实用的方法。通过编程模拟还证明,对于地热换热器来说,冷热负荷平衡的工况是最理想的工况,长期运行不会引起地层中热量(冷量)积累而使地热换热器性能退化。     

大型再生水源热泵系统性能仿真和决策软件设计

针对大型再生水源热泵系统,建立了"单台板式换热器+单台变频循环水泵+单台离心式热泵机组"的模型,用C++与Fortran混编方法实现了具有友好界面的大型再生水源热泵系统的性能仿真和决策软件,其特色是具有污垢模型和CIP清洗模型,并与现行建筑负荷计算软件DeST有很好的对接。软件设计有部件选型、运行仿真与分析、投资决策、敏感性分析等功能。并以奥运村再生水源热泵系统的实际运行数据对软件进行校验,使该系统性能仿真软件实现了功能完整并达到实用的阶段。该软件可为大型再生水源热泵系统的决策、优化设计和运行策略提供指导。     

U型埋管地源热泵系统实验研究

结合一地源热泵示范工程,建立了垂直竖井与地基桩单 U 型管埋地换热器联合使用的地源热泵系统的综合性能实验装置。通过对全年运行测试数据的分析,研究了地下换热器的进出水温差和平均温度,冬夏季地源热泵的吸(排)热量、制热(冷)量及循环性能,为地源热泵的工程设计提供了参考。     

装载机管片式散热器流动与传热特性数值分析

应用CFD软件对装载机管片式散热器空气侧流场、压力场和温度场进行了CFD研究。根据不同的空气质量流速,采用k-ε湍流模型对空气流动阻力和散热器换热系数进行数值模拟。与试验结果相比,CFD分析的空气流动阻力和散热器换热系数的平均误差小于10%,计算精度较高,该CFD模型可直接用于工程设计。