三个关键几何参数对人字形波纹钎焊板式换热器换热性能影响的分析

以水-水热交换器为例,以CFD模拟软件为手段,以κ-ε模型为基础构建人字形波纹板式换热器模型,并系统分析波纹倾角、波纹深度、波纹间距这3个重要几何参数对换热器内部温度场、压力场、流场及平均努塞尔数和流动阻力的影响。研究结果表明,触点是板间换热效果最好的点,触点的扰流作用使流体在触点周围湍流程度最高,传热得到强化,这也是板式换热器内流体在雷诺数较低时发生湍流的主要原因;另一方面,流体经过触点后压力损失较大,是产生阻力损失的主要原因。波纹倾角是最重要的一个影响参数,最优波纹倾角在60°附近,此时换热效果较好而阻力尚未达到最大;波纹深度增加,平均努塞尔数增大,换热效果趋于好转,板间压力降也逐渐降低。但随着波纹深度的增加,结垢的倾向也会增加,因此较为合理的波纹深度应该在4～5mm之间;在给定的边界条件下,通过计算所得的波纹间距与波纹深度之比在3～4范围内时换热器性能较好。     

基于不同大气压力下多种翅片型式换热器的换热特性仿真模拟研究

大气压力的不同,将对换热器的换热性能带来一定的影响,而不同翅片型式的换热器处在同一种大气压力下,对各自换热性能影响的程度如何,因此有必要对其进行研究。在GAMBIT中建立平板式、均匀倾角波纹式、前平板-后均匀倾角波纹式的换热器的物理模型,设置在大气压力100k Pa、90k Pa、80k Pa、70k Pa、60k Pa、50k Pa的工况下,通过FLUENT6.3对所建的模型进行仿真模拟计算,然后通过观察所建物理模型的中心侧面的温度云图,分析中心侧面和翅片出口处的加权平均温度来研究这三种翅片型式的换热器处于同一种大气压下的换热能力,并以10k Pa为间隔,来研究压力变化对三种翅片型式的换热器换热能力影响的程度。模拟结果为:在同一压力下,均匀倾角波纹式换热器的换热能力在三者中最大,前平板-后均匀倾角波纹式的换热器的换热能力次之,平板式的换热能力最小;压力下降对均匀倾角波纹式换热器的换热能力影响最小,前平板-后均匀倾角波纹式的换热器的换热能力影响次之,平板式的换热能力影响最大。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

某型号板式换热器的性能测试与分析

搭建板式换热器性能测试平台,利用等流速法对某型号板式换热器进行测试,获得该型号板式换热器的流量、温度以及的压力等参数。采用Origin 9.1通过线性回归的方法对测试结果拟合分析,最终得到该型号板式换热器的换热准则关联式和欧拉准则方程,为板式换热器的性能研究提供参考。     

波纹角对波纹竖板冷凝换热特性的影响

为了提高板式换热器的换热性能,探究换热板片的波纹角对波纹竖板冷凝侧换热特性的影响,优化其结构参数,采用建模计算的方法定量分析了波纹角对板片换热面积、液膜下落时间、流体努塞尔数、摩擦系数等参数的影响,并用可视化实验观察了不同波纹角下液膜流动路径的特点。分析结果表明,波纹角的变化对板片换热面积影响很小,可以忽略。波纹角越小,液膜下落时间越短,排液速度越快,液膜厚度越小,越有利于冷凝传热。波纹角越大,冷凝液的流动路径越接近波纹状流型,扰动越剧烈,增大了流体的雷诺数和努塞尔数,且雷诺数值越大,努塞尔数对波纹角的变化越敏感。流体与波纹板的摩擦系数也会随着波纹角的增大而增大,蒸气冷凝时产生的摩擦压降也越大。     

波纹翅片通道内液化天然气流动沸腾换热特性分析

波纹翅片广泛应用于液化天然气板翅式换热器中;为了对板翅式换热器进行优化设计,必须明确翅片通道内的流动沸腾机理。首先对波纹翅片流道中流体的流动和传热传质机理进行分析,建立了稳态工况下汽化相变模型。然后进行了不同质流密度、热流密度和干度工况下波纹翅片流道内流体流动换热过程的模拟,分析了质流密度、热流密度和干度对波纹翅片传热特性的影响,并与平直翅片进行了对比。结果显示:随着干度增大,波纹翅片换热系数呈现先上升后下降的趋势,且在0.5干度左右达到最大值;随着干度增加,质流密度的增大对换热性能的提升越来越明显,热流密度的增大对换热性能的提升越来越小;波纹翅片比平直翅片换热系数提高30%~150%,在低干度工况下波纹翅片强化传热效果更明显。     

点波板式换热器内流体流动换热及压降特性的实验研究

介绍了丹佛斯提出并开发的点波板式换热器。分别通过单相水-水换热测试和制冷剂(R410A)-水蒸发换热测试,实验研究了点波板式换热器与传统人字波板式换热器的传热及流动性能。结果表明,新型点波钎焊板式换热器,作为单相换热装置,具有较好的传热和流动性能。与传统的人字波板式换热器相比,较大雷诺数下,点波板式换热器强化传热20%以上,沿程阻力因子降低为传统结构的1/4左右。同时,作为蒸发器,在相似的制冷剂流动特征下,点波板式换热器比人字波板式换热器具有更好的流动和传热性能,这些性能优势,随着制冷剂流动特征的加强将变得更为明显。     

新型无接触热阻空调换热器性能研究

将不同形状的波纹翅片与无接触热阻技术结合研制了波纹型无接触热阻换热器,并利用CFD仿真软件进行对比分析尖角波纹翅片和圆角波纹翅片空气侧换热性能及阻力特性,寻找较好的翅片形状。按照仿真结果生产无接触热阻尖角波纹翅片空调换热器实验样件,进行实验测试,实验结果表明:翅片表面换热系数仿真结果与实验结果较为一致,整体误差在10%以内,仿真结果能基本反映翅片表面的实际换热情况。引入强化传热指标,通过仿真结果计算可知,在不同风速下强化传热指标DEC均大于1,说明尖角波纹翅片的传热效果优于圆角波纹翅片。     

一种新型板式换热器

介绍一种区别于传统人字形波纹板式换热器的新型微板换热器,该换热器具有压降小而换热能力强,材料消耗少,可靠性好,制冷剂充注量小,设计灵活等特点,同时介绍其在应用和节能减排上的优势。     

超临界甲烷在印刷电路板换热器中加热过程模拟

印刷电路板换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)是一种新型微通道换热器,其换热的高效性和集成性非常适合用于LNG接收站的中间流体换热器(IFV)中。对超临界甲烷在PCHE中的对流换热进行数值模拟,研究了质量流量、入口压力、热通量及通道形状对微通道内甲烷换热系数的影响。结果表明,表面换热系数随温度的变化先增大再减小,并在假临界温度处达到最大值;PCHE半圆形通道内的换热特性高于普通圆形通道;其换热系数随流速的增加而增加;随热流密度的增加而增加;压力对换热特性的影响与介质所处的温度区间有关。     

风速分布不均匀性对空气源热泵风侧换热器性能的影响

针对50kw空气源热泵V形风侧换热器的流动和传热性能进行数值模拟,研究该换热器来流风速分布不均对其换热性能的影响。结果表明：1）风速的不均匀分布对换热性能影响很大,当风速最大偏差超过50％时,换热量降低11．33％;2）风速分布不均匀也是造成制冷剂分配不均匀的主要原因,导致各回路制冷剂出口过热度存在差异,各支路出口过热度相差越大,换热器换热性能越低;3）在风速最大偏差条件下,随着平均风速的增大,换热器换热性能先增后减。     

涟漪纹管换热性能试验研究

为了研究涟漪纹管换热性能搭建测试台。采用外径为12.7 mm,内径为11.5 mm的涟漪纹管,以及外径为12 mm的光管,统一采用外径为17 mm的套管进行试验研究。制冷剂进、出口干度分别为0.8和0.2,制冷剂质量流速为90~260 kg/(m~2·s),冷凝饱和温度为318 K。测试结果表明,单相热平衡损失在±3%以内,光管冷凝换热系数的3个关联式计算结果与试验结果的偏差范围都在±20%以内。随着制冷剂质量流速的增大,涟漪纹管的冷凝换热系数和压降增大,涟漪纹管相对于光管的换热强化倍率为1.05~1.24,涟漪纹管多凹坑表面使得其强化冷凝换热效果明显。     

两种不同类型的光滑波纹翅片管换热器空气侧性能及关联式研究

本文对两种不同类型的光滑波纹翅片管换热器进行了空气侧换热及阻力性能的实验研究,分别以Colburn换热因子和Fanning摩擦因子表征空气侧换热及阻力特性,对比分析了翅片形式对光滑波纹翅片类型的空气侧性能影响,发现当雷诺数大于5 500时,两种换热器换热因子j相差6. 4%以上,摩擦因子f相差7. 8%;同时,验证了3种不同类型的换热实验关联式对光滑波纹翅片类型的预测情况,结果表明现有关联式预测偏差较大;运用多元线形回归方法拟合得到新的换热及阻力实验关联式,平均相对误差分别为1. 59%和6. 75%,误差分布均匀,预测精度明显高于现有关联式。     

空气源热泵冷（热）水机组的逆循环除霜性能研究

针对空气源热泵冷热水机组的逆循环除霜进行试验研究,得到除霜时系统参数随时间的变化规律。研究发现,在启动阶段,吸气压力很低,延长了除霜时间;在恢复阶段,由于板式换热器的内容积较小和制冷剂的流量较大,导致高压压力突然剧烈上升,可能造成高压保护停机;在融霜阶段,板式换热器的换热系数和温差很大,压缩机吸气一直处于高过热度状态。     

两种不同工质在微通道内沸腾换热特性的实验研究

为研究流体物性、流动和换热过程的状态参量对微通道内沸腾换热特性的影响规律,本文采用去离子水和无水乙醇在当量直径为0.293 mm的矩形微通道进行了不同质量流量和热流密度条件下的沸腾换热实验研究,通过对实验数据的计算和处理,分析总结了流体的热物性、质量流量、热流密度、干度和Bo数等参量对沸腾换热系数的影响规律。结果表明:沸腾换热系数随着热流密度、干度和Bo数的增大而降低,核态沸腾占主导地位;相同的质量流量和热流密度条件下,去离子水的沸腾换热系数明显高于无水乙醇的沸腾换热系数,并且前者的换热系数随质量流量的增大而增大,而后者变化不明显。根据考虑了通道尺寸效应及流体物性参量总结出的换热系数关联式进行了计算,计算结果对去离子水和无水乙醇的平均绝对误差分别为14.2%和16.6%,可认为该关联式适用于微通道内沸腾换热系数的预测。     

带亲水层波纹翅片管换热器空气侧特性的参数影响分析

为了确定翅片间距、管排数和入口空气相对湿度等参数对析湿工况下带亲水层波纹翅片空气侧特性的影响,对7个带亲水层的波纹翅片管换热器进行了试验研究,并分别以Colbum换热因子和Fanning摩擦因子来反映空气侧换热和压降特性。结果表明,换热和摩擦因子都随着翅片间距的减小而增大。换热因子随着管排数的增加而减小,而摩擦因子受管排数的影响不显著。当入口相对湿度增大时,换热因子增大,而摩擦因子则几乎不变。入口水温越低,则入口空气相对湿度对换热因子的影响越显著。     

管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究

家用空调换热器采用的管径不同,产生的传热效果等性能有差异。采用空气焓差法,对具有相同制冷量的5 mm管径换热器和7 mm管径换热器进行了蒸发工况的实验,并建立了不同管径换热器的仿真计算模型,分析了管径的变化对蒸发器制冷剂侧和空气侧的换热和压降的影响。对比实验与计算结果,发现:1)5 mm换热器空气侧表面传热系数提高了17%;2)在相同制冷量下,5 mm换热器的制冷剂质量流量减少了4.6%,质量流速增大了89.4%,同时由于管壁热流密度的增大,引起了蒸干点的提前;3)以制冷剂达到相同干度时的换热系数作为基准,随着干度的增加,5 mm管的管内换热系数增大到7 mm管的1.43~1.86倍;同时制冷剂的摩擦压降、加速压降和局部压降均为7 mm换热器的3倍,压降引起了蒸发温度降低1.1℃。     

集流管结构对微通道蒸发器流量分配均匀性影响

微通道蒸发器内制冷剂流量分配均匀性对换热器性能有着较大影响。本文在理想工况运行情况前提下,以水为流动工质,数值模拟了微通道蒸发器内流量分配特性,探讨了4种集流管形式(A型、B型、C型、D型)、不同入口速度(0.08 m/s~0.42 m/s)对换热器各扁管流量分配的影响。研究结果表明,集流管入口流速对换热器内各扁管流量分配具有较大影响,当速度从0.08 m/s增大到0.42 m/s时,换热器内流量分布从两侧高,中间低的分布转变为入口侧低,出口侧高的分布特性,且流量分配不均匀度随流速增加而显著增大;通过改变集流管结构能够在一定程度上改善流量分配特性。各扁管进口静压力分布与各扁管内流量分配具有相关性,可通过改进集流管结构保证静压力分布一致,使各扁管流量分配均匀,从而获得较好的换热性能。     

暖通空调工程中换热器的应用分析

本文对供热工程中应用较广的三种间壁式换热器:套管式换热器、板式换热器和列管式换热器进行了换热性能的测试和探索,说明了换热器的运行节能。以供大家参考。     

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。