空气侧结构对多元微通道平行流冷凝器传热流动性能的影响

建立了多元微通道平行流冷凝器的稳态分布参数模型,与实验对比验证了模型的正确性。利用所建立的模型,研究了翅片高度、翅片间距、百叶窗开窗间距、百叶窗开窗角度变化对多元微通道平行流冷凝器传热和流动性能的影响。结果表明,随着翅片高度的增大,换热量逐渐增大,空气侧压降逐渐减小;随着翅片间距或者百叶窗开窗间距的增大,换热量和空气侧压降都是逐渐减小;随着百叶窗开窗角度的增大,换热量和空气侧压降都是逐渐增大。     

家用空调器中平行流冷凝器翅片参数对空气侧传热流动性能的影响

为了推广平行流冷凝器在家用空调器中的应用,根据经验传热及压降关联式,采用数值模拟的方法,研究家用空调器中平行流冷凝器翅片参数对其空气侧传热流动性能的影响规律.结果表明:适当减小平行流冷凝器的翅片高度和翅片间距,可提高其换热系数、增加压降,保证其换热性能变化较小.     

翅片结构参数显著性影响分析及最优化

建立百叶窗式热交换器空气侧三维稳态对流换热数学模型,对不同几何特征参数的百叶窗式翅片进行了流动和换热数值模拟,采用j因子、f因子和JF因子分别对传热效率、流动性能以及综合性能进行评价。研究发现,百叶窗翅片的几何特征参数中百叶窗角度θ、百叶窗间距Lp、翅片间距Fp、翅片厚度δ、对流动换热性能影响程度较大,选取这四个因素进行正交试验,得出翅片的最优结构参数。最优模型与基础模型相比,f因子降低了7.7%,j因子的值增幅为11.3%,JF综合评价因子的值增幅达到14.1%,表明优化后的翅片结构可以在压损增加较小的前提下有效的提升换热性能。     

平行流冷凝器百叶窗翅片结构优化

建立平行流冷凝器百叶窗翅片的三维流动和换热模型,并对不同迎面风速下百叶窗翅片的流动和换热性能进行数值模拟,计算结果与试验结果具有较好的一致性,验证计算模型和方法的正确性。在此基础上,建立8种结构形式的百叶窗翅片模型,并对其空气侧的换热和流动过程进行仿真,分析结构形式和排列方式对百叶窗翅片换热量和空气阻力的影响,结果表明:增加开窗区域数能够有效提高翅片的换热性能,增加百叶窗的转向区数目能够有效降低进出口的压降。     

对流-辐射型墙面板换热器结构优化

针对对流-辐射型墙面板换热器结构进行优化设计,采用j/f1/3作为综合性能评价指标,利用正交试验法模拟分析结构参数对换热性能的影响,得出墙面板换热器的优化结构。研究结果表明:当翅片高度由20 mm增大到30 mm时,空气侧换热能力的增大幅度大于压力损失的增大幅度;当管中心距由30 mm增大到45 mm时,空气侧换热能力增大而压力损失减小;当翅片间距由5 mm增大到10 mm时,空气侧换热能力的增大幅度大于压力损失的增大幅度;墙面板换热器的优化结构为翅片间距10 mm,翅片高度30 mm,管中心距45 mm。     

客车空调平行流蒸发器研制

对用于客车的顶部安装的空调中使用的平行流蒸发器进行了研究设计和实验验证。通过建立仿真模型模拟平行流蒸发器的换热能力,调整翅片参数优化结果,并制作了两组样件,对冷凝水、分液等问题进行实验验证和对比。实验结果表明,优化参数的百叶窗翅片在实验中几乎未见冷凝水沉积,同时分液的流路数为4分路的分液均匀性优于8分路,换热效果比8分路高11.2%。新设计的百叶窗翅片平行流蒸发器基本解决了冷凝水排除和两相流分液两大研究难点,体积较原来减少了57.6%,重量减轻了38%,充注量降低了10.5%,换热能力达到行业要求,从而达到取代旧式翅片管式蒸发器的目的。     

多元平行流冷凝器传热流动性能研究

平行流冷凝器空气侧采用间断型扩展表面的波纹型百叶窗翅片,制冷剂侧采用小水力直径的非圆截面微通道多孔铝制扁管,选用适合于该微尺度强化换热结构的传热和压降关联式,对某规格的平行流冷凝器建立数学模型并在一定工况下进行数值模拟.结果分析表明,制冷剂在非圆截面微通道内的冷凝过程中,表面张力对表面传热系数的强化效果明显;通过改变流程数和各流程管数来改变冷凝过程中的流通截面而达到调整流速的作用,从而可以保持较高的冷凝换热系数和较低的流动压降,与常规换热器相比具有显著的优越性.     

微通道冷凝器空气侧性能的实验研究

对13个微通道冷凝器空气侧性能进行实验研究,分析空气侧换热系数和压降与迎面空气流速、翅片片距、百叶窗翅片开窗数、扁管宽度及扁管高度之间的关系,并将实验值与3个不同的百叶窗翅片换热及压降关联式的预测值进行比较。结果表明：翅片片距和扁管宽度对空气侧性能影响较大,3个关联式中Kim—Bullard关联式预测偏差相对最小,换热系数的预测偏差在0～-30％以内,摩擦系数的偏差在±20％偏差范围内。最后基于已有实验数据,对KimBullard关联式进行重新拟合。     

电冰箱用微通道冷凝器制冷剂侧传热与压降特性试验研究

建立电冰箱换热器试验台,对具有百叶窗翅片的微通道冷凝器制冷剂侧的传热和压降进行测试。结果表明:随着制冷剂质量流速的增加,冷凝器换热量、换热系数及制冷剂流动压降均增大,在冷凝压力为1.46MPa,制冷剂质量流速从90 kg/(m~2·s)增加到150 kg/(m~2·s)时,换热量、换热系数和压降分别增加63%,116%和166%;随着冷凝压力的升高,换热量增大,换热系数减小,在制冷剂质量流速为150 kg/(m~2·s)时,冷凝压力为1.46 MPa与冷凝压力为1.16 MPa相比,换热量增加12%,换热系数降低39%。     

机房空调用平行流冷凝器的设计及性能测试

针对数据中心全天候空气调节需求,采用平行流冷凝器设计空调样机,在标准焓差法试验室进行性能试验。结果表明:组合式平行流冷凝器采用两进一出流程的布置方式,并以3:1比例分配扁管,冷凝效率高;制冷冷凝器和热管冷凝器间隔3~5 mm进行叠加组合,节省机组空间,优化空气侧换热效率;不同工作模式下,冷凝器均具有较好制冷能力;平行流换热器的换热系数升高与压降增大是相辅相成的,适当增加系统制冷剂循环流量能够增强换热效果。     

空冷凝汽器蛇形翅片扁平管空气侧流动与换热特性研究

针对应用于电站直接空冷凝汽器的蛇形翅片扁平单排管,对其空气侧的流动及换热特性进行了数值模拟。给出了该管件基本结构的雷诺数和欧拉数随迎面风速的变化关联式;结果显示,同一迎面风速下,随着翅片间距、高度的增大,换热变差,流动变好。但当间距增加到一定程度时,风速与间距对换热流动性能的影响都变得很小。风速越大,换热性能对翅片间距、高度越敏感,而流动则相反,需根据实际工况来选择合适的翅片间距及高度。     

Thermal-hydraulic CFD study in louvered fin-and-flat-tube heat exchangers

Heat transfer performance prediction by CFD codes is of major interest. Usually air-side heat transfer characteristics of fin-and-tube heat exchangers are determined from limited experimental data. The ability of CFD code to predict flow patterns and thermal fields allows determining the heat transfer characteristics by performing ‘numerical experiments’. CFD calculations of a 1-row automotive condenser are compared to experimental results and correlations of the literature matching the fin design and the flow conditions. Calculations are performed for different air frontal velocities. 2D models, with uniformly constant fin temperature overestimate significantly the heat transfer coefficient. 3D models, taking into account tube effects, conjugate heat transfer and conduction through the fin are in better agreement with the experimental results. However, even if an offset in noticed between CFD calculations and the experimental results, the trends are comparable and CFD study permits to reach local information, leading to better understanding of the physical phenomena involved in compact heat exchangers. An attempt for 2D unsteady flow has also been performed. Results are discussed in terms of flow pattern and heat transfer coefficient behaviour.     

多孔式翅片传热与流阻特性分析

采用CFD数值模拟技术,研究了多孔式翅片传热与流阻特性,重点分析了不同孔口因素对多孔式翅片传热与流阻的影响.研究结果表明:随着孔隙率增加,多孔式翅片流阻增大,但其传热并未明显提升.同一孔隙率下,翅片传热与流阻随孔径减少而提升.开孔方式呈错列布置的流阻与传热性能高于孔口呈并行布置的情况.开孔结构对多孔式翅片传热性能影响较...     

整体翅片式微通道换热器的数值模拟

采用CFD数值模拟的方法,对整体翅片式微通道换热器空气侧的流动与传热特性进行研究,用场协同的原理分析翅片参数(长度、高度、间距)对换热器性能的影响,并与传统微通道换热器空气侧性能进行对比。结果表明:在考查的翅片尺寸范围内,随着翅片长度的缩短、高度的增加、间距的减小,温度场和速度场的协同性随之改善,有利于换热效果的提高;与传统的微通道换热器相比,整体翅片式微通道换热器空气侧换热性能变差,但是阻力大大降低,总体性能有所改善。     

十二排圆形翅片管换热器的传热与流动特性研究

采用数值计算方法研究12排大管圆形翅片表面空气侧流体的流动特性,获得不同雷诺数下圆形翅片的速度分布云图、温度分布云图和流线分布图,并将模拟的结果与实验和实验关联式分别进行验证。研究结果表明：翅片间距为9.6mm第一排管壁侧和翅片表面的传热系数分别是翅片间距为2.4mm的1.67和0.97倍;前面六排翅片表面和管壁表面的传热系数具有很强的波动,而在第六排后翅片表面和管壁表面的传热系数趋向于稳定。     

铜翅片换热器开发应用的分析Ⅰ--铜、铝翅片换热器性能对比

从翅片效率、单个换热单元的传热系数和整个换热器的换热量三个方面对不同翅片结构、不同管子结构和不同工况下的翅片管换热器由铝翅片换为铜翅片前后的换热特性和成本进行了分析比较：详细给出了各个结构和工况参数单独变化对换铜前后的翅片效率、单位制冷剂侧换热面积上的总传热系数和换热器换热量的影响规律。分析结果发现，翅片越薄、越高，管外径越小，风速越大时，换铜后的翅片管的换热能力增强越大，成本增加越小。在所选择的结构和工况范围内，铜管铜片换热器比铜管铝片换热器的翅片效率约提高0．938％～29．86％、总传热系数约提高9.88％～23．276％、总换热量约提高0．112％～22．3％；对于典型的1.1kW空调器的蒸发器，材料成本约增加8～42元，体积可最多缩小18％。     

Heat transfer characteristics of flat plate finned-tube heat exchangers with large fin pitch

The objective of this study is to provide experimental data that can be used in the optimal design of flat plate finned-tube heat exchangers with large fin pitch. In this study, 22 heat exchangers were tested with a variation of fin pitch, number of tube row, and tube alignment. The air-side heat transfer coefficient decreased with a reduction of the fin pitch and an increase of the number of tube row. The reduction in the heat transfer coefficient of the four-row heat exchanger coil was approximately 10% as the fin pitch decreased from 15.0 to 7.5 mm over the Reynolds number range of 500–900 that was calculated based on the tube diameter. For all fin pitches, the heat transfer coefficient decreased as the number of tube row increased from 1 to 4. The staggered tube alignment improved heat transfer performance more than 10% compared to the inline tube alignment. A heat transfer correlation was developed from the measured data for flat plate finned-tubes with large fin pitch. The correlation yielded good predictions of the measured data with mean deviations of 3.8 and 6.2% for the inline and staggered tube alignment, respectively.     

空气冷却器空气侧百叶窗翅片强化传热性能研究

对跨临界CO2空调系统中空气冷却器空气侧的百叶窗翅片建立流固耦合的三维模型并进行数值模拟,结果表明传热和阻力特性与实验关联式吻合较好;开发新型弧形百叶窗翅片,并对不同窗翅角度和弧度的弧形百叶窗翅片进行数值分析,发现新型弧形百叶窗翅片的换热特性与压降特性较一般的百叶窗翅片都有增加,平均表面传热系数增加幅度高达9．47％,平均压降增加最大幅度为3．2％,可见新型弧形百叶窗翅片传热元件具有良好的综合传热性能。     

Conjugate heat transfer in solar collector panels with internal longitudinal corrugated fins—Part I: Overall results

A computational study is conducted to examine the fully developed laminar flow and heat transfer characteristics in solar collector panels with internal, longitudinal, corrugated fins. The fins are integrally attached to the upper and lower panel walls. The objective of the study is to determine the effects of varying the fin pitch (or fin angle), the fin thickness, the ratio of the thermal conductivity of the panel walls and the fin to that of the fluid, and the thermal boundary condition on the panel heat transfer and pressure drop. The solutions of the momentum and energy equations are obtained by using a control-volume-based finite difference algorithm. The results of the study are also applicable to the design of internally-finned channels in compact heat exchangers. The overall panel heat transfer increases when the fin pitch (or the fin angle) is decreased, when the fin thickness is increased, and when the thermal conductivity ratio is increased. The streamwise pressure drop increases with decreasing fin pitch (or fin angle) and increasing fin thickness. For a fixed fin thickness, the selection of a small fin pitch (or fin angle) over the range studied results in a higher heat transfer enhancement per unit pumping power.     

间接空气冷凝扩展表面换热器结构优化

铝翅片管由于成本低、易于成型在间接空冷冷凝器上有广泛应用,其传热系数和阻力与空气速度之间的关系对铝翅片管换热器设计和运行很重要。应用计算流体力学（CFD）方法,对三种结构铝翅片换热器的换热及阻力性能进行了数值模拟,计算结果表明,对于相同的管径,单桥与双桥结构的传热系数基本相同,而双桥的阻力有所增大;对于单桥或双桥结构来说,大管结构的传热系数增大,同时阻力增大较多;当翅片减薄时,传热系数基本不变,而阻力有明显的减小。研究结果对提高空冷凝汽器乃至空冷电厂的运行经济性都具有重要的参考价值。