基于GA-BP神经网络的土壤-空气换热器换热量预测分析

文章对位于太原市一个日光温室内的土壤-空气换热器进行夏季工况试验,获得了不同运行工况下换热管内空气的温度和湿度的分布数据.试验结果表明:土壤-空气换热器具有一定的除湿效果;当换热管长度为17.2 m,换热管内空气流速为2 m/s时,土壤-空气换热器潜热换热量占全热换热量的31.37％,且潜热换热量在全热换热量中的占比随...     

土壤空气换热器换热特性的模拟研究

文章针对日光温室环境下土壤空气换热器的换热特性进行了研究。首先通过监测土壤空气换热器沿程空气温度的全天变化,分析了试验工况下土壤空气换热器的动态换热过程及系统性能变化规律。研究结果表明,在试验工况下,土壤空气换热器系统的性能系数(COP)可高达24.1。在此基础上,通过建立土壤空气换热器的非稳态换热模型,模拟研究不同的入口风速对土壤空气换热器换热性能的影响。研究结果表明,当换热管入口空气温度相同时,随着入口风速的增加,土壤空气换热器进出口空气温度差逐渐减小,出口处空气温度与土壤温度差值逐渐增大,这意味着土壤空气换热器有效换热长度逐渐变长。在此过程中,土壤空气换热器系统的换热量和COP随着入口空气风速的增加呈现出先增后减的规律。通过模拟结果可知,当入口风速达到5.5 m/s时,土壤空气换热器系统的换热量与COP均达到最大值。     

不同流程平行流换热器换热性能分析

采用3个不同流程布置的微通道换热器进行循环水冷散热实验,研究不同流程及风速布置下的微通道换热器的换热性能。换热器的水冷介质为乙二醇溶液,具有凝固点低、比热高的特点,能够满足不同地区室外环境温度需求。结果显示：不同流程布置对微通道换热器的换热量和压降有影响,随着流程数的增加,换热器的换热量和压降都随之增加,4流程换热器比1流程换热器换热量最多增加了11.1%,增长速率随着风速和流量的升高逐渐减小;而4流程换热器比1流程换热器的压降最多增大了150%,增长幅度随着流量的增加而增加。     

低气压环境下开缝翅片管换热器换热性能研究

利用低气压环境模拟装置对开缝翅片管换热器在不同气压下的换热性能进行实验研究.研究结果表明:随着气压不断降低,换热器周围空气密度逐渐降低,换热器空气侧换热系数以及显热换热量逐渐降低,而空气含湿量随着气压降低逐渐升高,导致潜热换热量逐渐增加;当气压降至0.058 MPa以下时,换热器空气侧潜热换热量占主要部分,当气压为0.04 MPa时,换热器换热能力与常压下相比下降了36.63%.     

汽车空调暖风系统平行流换热器换热性能研究

平行流换热器以其结构紧凑、换热效率高的特点已广泛应用于汽车空调中.简要介绍了汽车空调暖风系统平行流换热器结构,采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对平行流换热器的换热性能进行了分析,比较了空气侧风速和水流量对其换热量和流动阻力的影响.模拟结果表明:在增加相同百分比的情况下,增加空气侧风速比增加水流量对换热器换热量的影响大16%左右,但增加空气侧风速和水流量对换热器换热能力的影响均有限;随着风速的提高,换热量增加率逐渐减小,而空气侧阻力增加率越来越大;随着水流量增加,水侧压降增大非常明显;但两者增加对空气侧出口温度影响均不明显.     

湿工况下低气压对翅片管换热器换热特性的影响

在高空低气压环境下模拟舱内对开缝翅片管换热器在湿工况下的换热特性进行了实验研究,分析了不同环境压力对空气侧换热特性的影响,包括显热换热、潜热换热和努赛尔数的变化规律。实验结果表明,当干球温度和相对湿度不变时,湿工况下空气侧显热换热量、潜热换热量和空气侧传热系数均随着环境压力的降低而减小;而单位质量潜热换热量几乎不变,潜热换热所占比例略微增大。同一个环境压力下,入口空气的相对湿度对换热器的显热换热量影响不大,而对潜热换热量影响显著。当相对湿度分别为40%、60%和80%时,显热换热量差异小于5%;而潜热换热量当相对湿度为80%时,是相对湿度为40%时的5.9~6.8倍。     

太阳能沼气池换热盘管布置的优化设计

在太阳能辅助加热沼气发酵系统中,以换热器的布置方式为研究对象,通过数值模拟和实验验证的方法研究等换热面积不同布置方式的换热器对沼气池加热的效果及温度分布情况。应用Fluent软件对系统内的换热过程进行三维非定常数值模拟,优化出换热器最佳的布置安装方式,并在实际运行中进行实验验证。结果表明:在优化的加热方式下,瞬时换热量大,且池内温度分布更为均匀。模拟结果与实验结果吻合良好,证明此计算方法可行。     

夏季间歇运行工况下相变温度对相变回填地埋管换热器传热性能的影响

为探究相变温度对相变材料回填地埋管换热器传热性能的影响,建立管内流体换热、回填区域相变换热及土壤换热的三维耦合传热数值模型,利用焓-多孔介质模型对相变区域相变问题进行处理,研究夏季间歇运行工况下不同相变温度回填材料对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:添加PCM,可有效提高换热量,短期内缓解埋管周围热积聚,利用相变温度18℃的PCM回填,单位井深换热量至少比普通材料回填提高49.54%;在间歇运行初期,换热量随相变温度的升高逐渐减小,低相变温度的PCM可明显改善埋管换热量,但随着时间的进行,较高相变温度PCM回填对换热器换热量的改善效果优于前期低相变温度。此外,在运行期间,不同相变温度的PCM表现出不同的熔化、凝固特性,当PCM的熔化、凝固过程交替进行时,可减缓土壤温度在运行期间内波动幅度。     

毛细管换热器在养殖水体温度调节中的应用

本文从传热学的基本原理出发,利用毛细管换热器的传热过程热量计算公式,探讨了不同毛细管长度、管间距及流量下的毛细管换热效果,为毛细管换热器在养殖水体温度调节提供参考。结果表明,管内介质流量和管长的增加,皆会增大毛细管换热量;管间距的增大伴随着换热面积的减小,换热效果降低。同时,根据毛细管换热的特点及海水温度和管内介质温度变化可知,进口温度与海水的温差越大,换热越明显。     

空气侧换热器结霜时传热与阻力特性研究

在质量、动量和能量守恒的基础上,采用分布参数法建立了空气侧换热器结霜时的动态数学模型,该模型耦合了结霜子模型和热交换子模型。利用该模型分析了不同温度和相对湿度下霜的厚度随时间的变化及结霜对空气侧换热器传热与阻力的影响。结果表明：在不同的工况下,空气侧换热器结霜情况不同;空气温度一定时,相对湿度越大,结霜越严重,融霜的时间间隔越短;随着结霜量的增加,换热器的换热量减小,风量也就逐渐减少,阻力却迅速增加。计算出了不同工况下融霜的时间间隔。     

利用寒冷空气自然冷量的翅片管式换热器设计与分析

为了充分利用我国西北地区冬季丰富的自然冷量,设计了能够利用冷空气对盐水降温的翅片管式换热器。对换热器进行了结构设计,采用计算流体动力学Fluent软件对换热器空气侧的温度场和速度场进行了模拟,分析了空气流量和盐水流量变化对传热性能的影响。结果表明:当环境温度变化时,换热器空气侧的温度场和速度场整体分布较为均匀;总传热系数随空气流量和盐水流量的增加而增大,但幅度越来越小;实际换热量随空气流量的增加先增大后减小,随盐水流量的增加逐渐增大,但幅度越来越小。     

涂层导热系数变化对换热器传热的影响

采用换热器效能法,对不同种类换热器进行校核计算,研究换热工质为气气、气液、液液时,不同种类换热器的换热性能随涂层导热系数的变化趋势。结果表明,各种换热器的总传热系数皆随涂层导热系数的增加而增大,且在不同低温侧流体雷诺数下增加程度不同,雷诺数越大,增加程度越大。设定涂层厚度为200μm,涂层导热热阻所占比例随着涂层导热系数的增加在平板式空气预热器中的减小量最小,当冷流体雷诺数为8156时,从4.72%减小为0.25%,在可拆卸板式换热器中的减小量最大,当冷流体雷诺数为2843时,从53.4%减小为3.7%。当冷流体侧雷诺数取最大时,在平板式空气预热器、列管式省煤器和可拆卸板式换热器中,涂层导热系数分别达到0.175、0.922和31.5 W?(m?K)-1时,可以使换热器换热负荷达到设计值的99%。     

圆形和跑道形微通道内空气换热特性数值研究

采用数值模拟的方法对不同管径、不同长度微圆管的换热特性和换热能力进行了研究和对比。结果表明:对于相同管长的圆管,在相同压比条件下,除了内径为0.1mm的圆管外,单位流通面积的换热量随着管径的增大而逐渐减小;在相同压比条件下,除内径为0.1mm的圆管外,其他圆管的单位面积换热量均随管长的增加而增大,且较大管径的增大幅度明显大于较小管径的增大幅度。对当量直径相同的圆管和跑道形管进行对比发现,圆管的换热能力明显优于跑道形管道。     

相变面积对平行环路热管性能影响的研究

重力型环路热管作为一种高效的传热装置,其性能与运行时换热器的充注量及换热器倾斜角度密切相关。为了更深入研究在运行时换热器换热量、传热系数与充注量变化所引起的蒸发器、冷凝器相变换热面积之间的关系,设计了一种蒸发器与冷凝器平行放置的新型热管系统。分析实验结果表明:蒸发器在固定角度下换热量与相变有效面积的函数关系呈具有单波峰的曲线分布,其波峰随着倾斜角的增加而向浸湿面积变小的方向移动;倾斜角度越大达到最佳换热效果所需的换热面积越小,但最大换热强度会减小;在热管进口温差固定时,倾斜角度大于45°才能较为有效的通过提升进口温度来提升换热量;在蒸发器未被完全浸润时,冷凝器换热量处于下降阶段,可以增加冷凝器管长来提升换热;在蒸发器被完全浸润时,增加冷凝器管长无法提升换热;蒸发器与冷凝器的传热系数与相变有效换热面积成线性下降关系,下降速率与角度近乎无关。     

基于最小熵产的地埋管换热器优化设计研究

对于地埋管换热器,综合考虑传热性能和消耗的功率,建立管内流体的熵产模型。考虑两支管间热短路影响,确定流体沿管长的温度分布。以最小熵产为目标,根据沿埋管深度的温度分布,在不同换热负荷条件下,确定地埋管换热器的最优长度和管径随流量的变化关系,换热负荷确定时,埋管的最优管长随流量增加而减小,地埋管的最优管径随流量的增加而增大。在流量一定的条件下,埋管的最优管长随换热负荷的增加而增加,最优管径随换热负荷的增加也相应增大。以青岛市某实验室土壤源热泵系统为例,分析最优长度和管径对换热效能及系统性能的影响。     

具有防融霜装置的蒸发器结霜特性及性能仿真研究

以具有防融霜装置的蒸发器为研究对象,建立基于理想最小防融霜补热量和结霜量无量纲关联式的空气源热泵动态模型,并依据实验数据验证其精确性,通过数值模拟分析不同环境参数对具有防融霜装置的蒸发器性能的影响。结果表明：后置式与跨越式系统蒸发器换热系数要高于前置式与传统电辅热系统,霜层厚度更小,分布更均匀;当相对湿度一定时,蒸发器换热系数随温度升高而增大;当空气温度不变时,换热系数随相对湿度的下降而减小,霜层更均匀;温度对蒸发器换热系数的影响比相对湿度更大。     

轧钢加热炉富氧燃烧过程的数值研究

借助数值模拟方法研究了不同气氛、氧浓度以及燃料热值对加热炉燃烧特性以及Nq排放的影响规律。结果表明：富氧燃烧能提高炉膛燃烧温度,使炉壁辐射换热量NJJtt约5．2％,排烟热损失减小约21．7％。相同富氧浓度条件下,空气气氛下炉膛燃烧温度更高,炉壁辐射换热量增加约5％,排烟损失减少24％以上;但OjCOz气氛下钢坯表面传热特性改善,断面温度分布更加均匀,Nq排放量降低为空气气氛的1／10以下。     

板式间接蒸发冷却器热工特性的实验研究

对自行研制设计的间接蒸发冷却换热试件开展了实验，研究了影响换热器换热性能的因素。结果表明：板式间接蒸发冷却器换热效率随二次空气入口的速度升高、一次空气入口的温度、二次空气入口的湿球温度升高而变大，随一次空气入口的速度变大而变小。实验结果对于深入认识间接蒸发冷却器的换热机理及开展换热器的优化设计有着很大的指导意义。     

中深层地热Ｕ型井地埋管换热器的试验研究

地热能作为一种非碳基能源,具有储量丰富、清洁可再生等特点,开发利用地热能有助于碳达峰的实现。在中深层地源热泵领域,我国主要以单井同轴管为主,而相对高效的中深层地热U型井地埋管案例屈指可数。为了了解中深层地热U型井地埋管换热性能及井下换热参数变化,完成了新型的Ｕ型井地埋管换热器工程,并在此基础上进行了实验研究。首先,开展了地温测量,确定了研究区的地层温度,根据热储的物性条件选取了水平井段及对接位置;其次,分析空载循环试验工况下循环水的流量及井下温度的变化情况,研究了负载工况下供回水温度、流量、换热量、不同井段对换热的贡献率、井下温度的动态变化、U型井的恢复能力等因素。实验结果表明,中深层Ｕ型井地埋管换热器井底温度会随运行时间增长而降低,流量大且回水温度较低的情况下,换热器的换热量比较高,最高为1336.8kW;回水井对换热量的增加有限,每百米增加0.12℃,实际工程中可以考虑减小口径,降低建设费用。U型井地埋管换热器的地温恢复能力较强,停止运行24h左右井底温度与初始温度差为-13℃。研究结果有助于研究人员对中深层Ｕ型井地埋管换热器有更进一步的认识,从而推动中深层地热能的健康可持续发展。     

单罐熔融盐释热传热规律实验研究

为得到单罐内熔融盐释热传热规律以提高换热量,分析无隔板下进上出、无隔板上进下出和有隔板上进下出3种不同取热条件下熔盐的释热实验规律。通过对单罐内熔盐温度分布、释热换热器出口温度、释热换热量、能量释放率及释热换热器的瞬时效率5个评价指标对单罐蓄热系统释热性能进行分析。结果表明,单罐系统内布置圆柱形隔板,且以释热介质从蓄热罐顶部流入底部流出的取热形式,熔盐温度出现微小分层,释热换热器出口温度及释热换热量均达到最高,盘管换热器的瞬时效率最高,取热时间最短。此研究结果可为熔盐单罐蓄热系统设计提供依据。