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。     

直接空冷系统椭圆翅片管管束传热与流动性能的数值分析

直接空冷系统的空冷元件中,大口径热浸锌椭圆钢管绕椭圆翅片管因其具有空气侧流动阻力较小、换热系数较高、使用寿命长、清洗效果好、技术成熟等优点,在西北地区直接空冷机组中广泛应用。本研究采用CFD技术对三排管直接空冷凝汽器空气侧流动及换热性能进行细致分析,讨论了不同迎面风速下的三排管空冷翅片间的压力、速度和温度分布特性。结果表明,随着迎面风速的增加使换热系数增大,阻力增大;后排管的换热较前排管弱。本文模拟的结果可为空冷凝汽器的优化设计提供参考依据。     

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.     

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。     

矩形翅片椭圆管束性能研究及场协同分析

利用CFD方法对空冷系统的基本换热元件矩形翅片椭圆管进行了数值模拟;与实验数据相比较,研究了其在不同迎面风速下的阻力特性与换热特性,拟合出了三排管对流换热系数和协同角随迎面风速的变化关系;并采用场协同原理分析讨论了温度梯度与速度矢量方向的夹角对矩形翅片椭圆管换热特性的影响;结果表明,随着夹角的增大,换热效率变低,以致换热量非线性增加。     

低气压下翅片管换热器空气侧传质特性实验研究

本文实验研究了2个具有不同翅片间距的平翅片管式换热器在低环境气压以及析湿工况下空气侧的传质特性,在环境气压为40~100 kPa,换热器入口空气风速为0.5~4 m/s,入口空气相对湿度为50%~90%,入口空气干球温度为27 ℃,水流速为1.65 m/s的实验工况下,分析了环境气压、换热器迎面风速、翅片间距及入口空气相对湿度对换热器空气侧传质特性的影响。结果表明：低气压环境下,迎面风速、翅片间距以及相对湿度对换热器空气侧传质因子的影响趋势与常压下的研究一致;研究工况下,环境压力从40 kPa升至100 kPa时,空气侧传质因子下降幅度为18.2%~23.6%;在较低迎面风速和环境气压下,翅片间距和换热器入口空气相对湿度对换热器空气侧传质特性的影响更加显著。     

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。     

负压低温板翅式换热器锯齿翅片性能的数值模拟研究

换热器在低温工况下的流动换热性能与常温工况下有明显差异.为分析负压低温工况下板翅式换热器关键结构参数对流动换热性能的影响,构建并完善了锯齿翅片通道内流动换热性能的数值模型.采用中心复合设计方法得到实验点并结合Kriging响应面方法,拟合得到了负压低温氦气在锯齿翅片通道内的流动传热关联式.研究结果表明:j因子与间距、厚...     

换热器翅片表面空气流动热力过程的三维数值模拟

本文利用软件FLUENT模拟了发生在双排(叉排)波纹翅片表面空气流动和传热过程,获得了有代表性的翅片表面温度分布、换热系数等值线图,表面气流速度矢量图和相关计算结果.分析了翅片入口风速对翅片表面的温度、气流流动、换热系数、换热量的影响.     

锯齿与打孔翅片表面性能数值模拟

以两种翅片表面(锯齿翅片、打孔翅片)为研究对象,采用 FLUENT 软件模拟和分析不同结构参数和数对翅片表面传热与流动阻力的影响,得出不同结构参数和操作参数下两种翅片的表面性能曲线;分别分析了锯齿翅片的翅片高度、翅片间距、翅片厚度和切开长度以及打孔翅片开孔率对翅片表面流动与传热性能影响;分析比较了两种翅片的性能.     

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。     

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。     

小管径椭圆管开缝翅片换热器的数值模拟

对小管径椭圆管开缝翅片换热器空气侧的流动与传热特性进行数值模拟,对影响其换热性能的2个主要参数椭圆管偏心率和开缝翅片开缝错列高度分布进行优化,与传统管翅式换热器换热性能进行比较。模拟结果表明:当椭圆管两轴之比Rx:Ry=2:3(偏心率),开缝高度分布为0.8 mm,0.6 mm和0.4 mm时,换热效果最好。与传统管翅式换热器相比,小管径椭圆管开缝翅片换热器换热系数提高10%~20%,而压降几乎相等,总体换热性能提高。     

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.     

翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及对空气侧压降的影响

空调器室内机多数采用翅片管换热器,会因制冷运行过程中表面析湿而粘附灰尘,导致空气流动阻力增大。本文选用空调器中常用的平直翅片、波纹翅片和开窗翅片作为测试样件,翅片间距范围为1.5～2.2 mm,研究了翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及积灰对空气侧压降的影响。结果表明:翅片表面的析湿量决定积灰程度,析湿液滴分布越密集、液桥数量越多,翅片迎风面的堵塞程度越严重且空气侧压降越大。在相同析湿工况下,具有复杂结构的开窗翅片和小翅片间距更容易积灰并增大空气侧压降,因此降低翅片结构复杂程度并适当增大翅片间距有利于空调器的防尘。在积灰过程中,随着换热器表面粉尘沉积量增加,空气侧压降先增大后保持稳定。     

Air-side thermal hydraulic performance of multi-louvered fin aluminum heat exchangers

An experimental study on the air-side heat transfer and pressure drop characteristics for multi-louvered fin and flat tube heat exchangers has been performed. For 45 heat exchangers with different louver angles (15–29°), fin pitches (1.0, 1.2, 1.4 mm) and flow depths (16, 20, 24 mm), a series of tests were conducted for the air-side Reynolds numbers of 100–600, at a constant tube-side water flow rate of 0.32 m³/h. The inlet temperatures of the air and water for heat exchangers were 21 and 45°C, respectively. The air-side thermal performance data were analyzed using effectiveness-NTU method for cross-flow heat exchanger with both fluid unmixed conditions. The heat transfer coefficient and pressure drop data for heat exchangers with different geometrical configurations were reported in terms of Colburn j-factor and Fanning friction factor f, as functions of Reynolds number based on louver pitch. The general correlations for j and f factors are developed and compared to other correlations. The f correlation indicates that the flow depth is one of the important parameters for the pressure drop.     

异型管管翅式换热器性能研究

管翅式换热器的翅片优化为研究热点,而对管型的研究较少.本文提出一种与圆管相同水力半径的异型管的设计方法,建立了异型管管翅式换热器空气侧换热的数值计算模型,研究了管型、迎风方向和翅片间距对异型管管翅式换热器性能的影响.结果表明:对于双排的异型管换热器,第一排管大圆迎风,第二排管小圆迎风时,空气流动最均匀,压降最低,是综合...     

基于蒙特卡罗法的平行流冷凝器的翅片参数优化

运用蒙特卡洛法,在家用空调运行工况下,对平行流冷凝器空气侧的传热和流动性能进行了优化计算,分析了翅片的各种几何参数组合对换热系数和压力损失的影响.得出了影响换热系数的主要因素是翅片高度和百叶窗长度,同时增大两者既可以快速增大换热系数又可以降低压力损失;影响压力损失的主要因素是翅片宽度,因为翅片宽度的微减能带来压力损失的大大将低,但换热系数不受翅片宽度的影响;并同时得出影响换热系数和压力损失的次要影响因素是翅片间距和百叶窗角度.翅片间距减少、百叶窗角度增大均会引起换热系数与压力损失的增大.用这种优化方法得出的结论进行翅片参数组合的平行流冷凝器,可以在满足压力损失需要的情况下大大提高其换热性能.     

Effect of louver angle on performance of heat exchanger with serpentine fins and flat tubes in frosting: Importance of experiments in periodic frosting

This paper presents the air-side pressure drop and overall heat transfer coefficient characteristics for serpentine-louvered-fin, microchannel heat exchanger in periodic frosting. It focuses on quantification of the effects of louver angle on heat transfer and pressure drop and on defrost and refrost times. Nine heat exchangers differing in louver angle and fin pitch (i.e. louver angle 15° to 39° and fin pitch 12 to 18 fpi) are studied. The face velocity was 3.5 m s⁻¹ and inlet air relative humidity of 70% and 80%.The major finding of this paper is seen in the proof that it is necessary to perform experiments in several consecutive cycles to be able to understand the situation in operation of the heat exchangers and that geometry that is the best in first frosting test does not stay the best in real operation where multiple consecutive frosting occurs.