电机冷却用翅管换热器传热和阻力特性研究

研究了一种电机冷却用新型翅片开孔结构换热器的性能,对三种结构的翅片管换热器进行了换热和阻力性能测试,新型翅片换热器结构为翅片间距2.1 mm且翅片上具有开孔结构,对照组换热器分别为翅片间距2.1 mm无开孔换热器和翅片间距2.3 mm无开孔换热器。试验结果表明,相同Re数下,该种具有开孔结构换热器在所有换热器中换热性能最好,较2.1 mm无孔提升38%～39%,但同时压降损失也最大,较2.1 mm无孔提升41.9%～42.9%。采用j/f评价综合性能,结果显示,Re>6700时,新型翅片换热器性能优于同翅片间距无开孔换热器。文章还对这三种结构翅片管换热器进行了传热和阻力关联式拟合,可为相关理论研究和工程选用提供参考。     

百叶窗板翅式换热器换热与阻力性能数值模拟研究

为了解决百叶窗板翅式换热器的内部性能优化问题,通过对层流稳态下换热器燃气侧的典型流动换热单元进行建模及流动换热分析,得到了单元体内部速度、流线及温度的分布特性,并通过对换热系数、科尔本传热因子、进出口单位压降、范宁摩擦系数的比较,获得了不同燃气入口速度下翅片间距及翅片角度对换热器换热性能及流动阻力的影响。结果表明:在百叶窗翅片角度及其他尺寸参数不变时,当百叶窗间距为0. 7 mm时其换热性能最优,阻力随间距增大而减小;在翅片间距等参数不变而角度变化时,换热性能与阻力均随角度增大而增大,当百叶窗角度从15°增加至30°时,换热性能的增加幅度较为明显。     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟,分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明:随着烟气入口速度的增加,换热量和烟气流动阻力均增加;一定范围内增大翅片间距,能够强化传热性能,降低烟气流动阻力;翅片管横向间距的增大能强化传热,而纵向间距的增大会减弱传热性能,二者均能够降低烟气的流动阻力。     

低气压下翅片管换热器空气侧换热特性的实验研究

为研究低气压环境下翅片管换热器空气侧的换热特性,对不同气压环境下空气侧流速和翅片间距对平翅片管换热器空气侧换热特性的影响进行了实验分析。实验环境气压范围为40～100 kPa,换热器迎面风速为1.0～3.5 m/s,翅片间距2～3 mm。研究表明:实验工况下环境气压40 kPa时空气侧传热因子仅为常压下的30.42%～46.41%;低气压环境空气侧流速和翅片间距对空气侧换热的影响趋势与常压数据基本保持一致;不改变换热器结构,环境气压的变化仅影响空气物性,而对空气的流动状态的影响不大;翅片间距影响随Re的减小和环境气压的降低而减弱,两种翅片间距模型空气侧传热因子平均差异在环境气压为100 kPa时为12.07%,40 kPa时缩小为3.00%。     

CO_2微通道气冷器翅片结构对换热性能影响的模拟研究

本文选择适用于微通道换热器的CO_2换热关联式,创建CO_2微通道气冷器的二维模型。采用有限体积法将微通道分成多个微元段,利用Matlab结合Refprop软件计算每个微元段中的流动和换热。用实验结果验证了建立的仿真程序的合理性,模拟翅片结构对换热器性能的影响,依据信噪比的田口方法计算了翅片结构对换热器性能的贡献率,提出了适用于本模型的最佳翅片结构。得出:CO_2微通道换热量和压降随着空气侧的翅片间距和翅片高度的增大而减小,随着翅片宽度的增大而增大,翅片厚度的影响较小;翅片结构对微通道气冷器的性能影响的贡献率分别为:翅片高度42.45%,翅片间距25.73%,翅片宽度24.32%,翅片厚度为7.50%;最佳翅片结构为:翅片高度8 mm,翅片间距1.15mm,翅片宽度17.28 mm,翅片厚度0.08 mm。     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

管外冷凝强化换热管的结构及发展趋势

介绍了各种类型的管外冷凝强化换热管,分析了其强化机理及结构特点,并总结得出:管外冷凝强化管的换热系数与管型有关,且各管型的结构参数对强化传热具有重要的作用.对国内外管外冷凝强化技术研究工作进行分析,结果表明,目前管外冷凝强化换热管的研究主要集中于翅片形状、翅片密度、翅片高度等结构参数对换热性能的影响.强化换热管的冷凝传热性能不仅与翅片结构参数有关,而且也与管材的表面特性和导热系数有关.管外冷凝强化换热管的研究重点是开发新型三维结构翅片的双侧强化管并研究其传热关联式,以及研究不锈钢等低成本材料制造的强化管换热管的传热性能和强化结构的优化.     

结构参数对纵翅片管换热性能影响的研究

纵翅片管是纵翅片换热器的核心部件,其性能的优劣直接影响到换热器的整体性能。当纵翅片管基管尺寸确定后,影响纵翅片管换热性能的主要结构参数就是翅片高度、翅片数目和翅片厚度。为了得到文中研究的纵翅片管的最佳结构参数,文中建立了这种纵翅片管的简化模型,并通过Fluent仿真软件对其进行仿真研究,得出翅片结构参数(翅片高度、翅片数目、翅片厚度)对管外换热和流动特性的影响规律,得到了翅片高度、翅片数目、翅片厚度的最佳参数。     

基于固体电蓄热系统的换热特性研究

基于1MW固体电蓄热的换热系统对其换热过程进行研究分析,从风机效率以及换热器本身结构上分析出热风最低换热温度为250～300℃;在进行换热器设计时为保证换热量,应以最高出风温度参数为基准;还基于1MW机组的换热器设计进行整体和参数化性能分析。此外针对翅片管换热器换热特性,分析其管间距、翅片高度、迎风面积及翅片节距对翅片管换热器换热面积以及出风压力的影响。     

流量公式中流量系数与速度系数关系的改进

在汽轮机通流部分流量的计算占有很重要的作用,而公式中流量系数是一个非常关键的参数,流量系数对流量的精确度影响很大。文中针对传统流量公式中流量系数与速度系数之间关系的不准确性,对两者之间的关系进行了修正,使流量系数和速度系数的求解更加细化,通过推导找出了一个修正系数,使二者关系得到了改进,使得流量的求解值更加精确。     

船用燃气轮机低压压气机气动布局规律研究

为缩短燃气轮机低压压气机的设计周期,获取一维设计中各关键设计参数分布规律,同时得到最优的一维设计参数选取方案,采用基于HARIKA算法的压气机一维设计与分析程序对某型船用低压压气机流量系数、载荷系数和反动度的轴向布局方法进行了研究并提炼了各参数分布的数学模型。其中,流量系数和载荷系数沿级分布为近似单峰值的三次多项式曲线,反动度分布为"二段式",通过改变流量系数和载荷系数的峰值点坐标和改变特定级反动度和反动度变化步长的方法,研究了不同布局方式对效率、喘振裕度以及压比的影响,最后结合优化算法得到了最优参数分布方案。结果发现:流量系数峰值位置在第6级,载荷系数在第5级或第6级时效率和喘振裕度性能较好;第四级反动度取值0.5～0.52时效率较高;相比载荷系数和反动度,流量系数对非设计工况性能影响更为显著,优化后的参数分布方案在各转速下喘振裕度均有所提高。     

对干熄焦余热锅炉热力计算中传热系数的探讨

在锅炉的热力计算中,应对污染系数ε、热有效系数ψ和利用系数ζ等系数有准确理解。结合干熄焦余热锅炉实际烟气成分和运行实践,采用热有效系数沙ψ污染系数ε分别对各受热部件进行计算,通过对其参数的调整,反映出这些因素对传热系数的影响,提高热力计算的计算精度。同时,分析总结了特性参数调整的原因和规律,对同类余热锅炉的设计具有一定的指导意义。     

Design and optimization of a novel flowmeter for liquid hydrogen

The wide spreading hydrogen energy requires accurate flow measurement. Constriction type flowmeters could be a favorable candidate for liquid hydrogen. However, their permanent pressure losses and installation length could significantly increase the manufacturing, installation, metering, maintenance, and replacement cost. The high permanent pressure losses may also cause cavitation. The present research introduces a novel constriction type flowmeter with an optimized flow profile. Numerical simulation, as well as multidimensional and multi-objective optimization, was utilized in order to minimize the flowmeter's loss coefficient and the required installation length. The applied optimization technique results in significant improvements of the flowmeter design and performance. The proposed flowmeter is shorter than the standard Venturi nozzle by 67.2% and its loss coefficient is lower by up to 10.6%. It measures the flow rate of liquid hydrogen with up to 25.5% higher discharge coefficient and 83.7% lower loss coefficient compared to a corresponding perforated plate flowmeter. Cavitation was not detected inside the proposed flowmeter up to a Reynolds number of 2.2 × 10⁶. The present investigation shows that the proposed flowmeter is very promising for liquid hydrogen measurement.     

S型水轮机水动力性能研究

为了提高S型(Savonius)水轮机的水动力性能,应用Fluent软件构造其直叶片型和螺旋型三维模型,分别分析在不同扭角、不同叶尖速比和不同流速三种情况下的力矩特性及其捕能效率.仿真结果表明,传统直叶片S型水轮机旋转时存在负转矩区,而螺旋型S水轮机叶片形状会使水流产生竖直方向分量减小旋转产生的负转矩,提高水轮机的启动...     

变截面涡轮(VGT)无叶喷嘴出口气流速度均匀系数及蜗壳系数

本文用ＩＦＡ３００热线（热膜）风速仪Ｘ形探针测量了双舌形ＶＧＴ蜗壳无叶喷嘴出口气流速度,用提出的速度分布均匀系数对其不均匀性进行了定量评定,并研究了蜗壳系数随ＶＧＴ挡板开度的变化。     

不同盘面粗糙度对低转速多支路预旋盘腔流动特性影响的研究

在转静盘腔实际工作中,盘面的粗糙度对气体预旋比、流量系数、压力系数、转矩系数和轴向力系数的影响很大。为了得到低转速预旋盘腔中不同盘面粗糙产生的影响,本文采用ANSYS CFX 19.2进行数值模拟并通过实验验证其准确性。在几何模型固定情况下通过改变出流支路数、转盘转速(1 000~3 000 r/min)和粗糙度程度(0~50 μm),研究转盘、静盘和转静盘粗糙工况下的盘腔主要无量纲准则数。结果表明：多支路出流会一定程度提高预旋盘腔内的流动效果,并且转盘和静盘粗糙产生的边界层不同会导致对相关系数的影响不一样。当转静盘均粗糙时,在对气体预旋比和转矩系数的影响中,转盘粗糙占主导作用;而对压力系数和轴向力系数的影响中,静盘粗糙占主导作用。     

Momentum analysis of wind energy concentrator systems

The momentum theory is applied to wind energy concentrator systems. Both the concentration of the mass flow through the turbine and the augmentation of the specific energy drop over the turbine are taken into account. It is shown that the power coefficient of a system can be written as the product of three factors: a mass concentration coefficient an energy augmentation coefficient and an extraction coefficient. By this splitting, the relative importance of the three components in the power output of a system can be analysed.     

简单机械零件热变形行为研究及应用

精密机械零件的受温变形一般是用热膨胀的概念来解释和补偿的，而热膨胀系数的不确定性直接影响着补偿的精度。为此，本文利用一套高精度测量系统，对形体的主要几何参数进行受温变形研究，并从振动的角度对形体的热变形进行理论分析，理论和试验的方差分析都表明：球体直径的热变形系数与边界条件无关，而其它形体的热变形系数却与边界条件有关。     

基于Matlab/Simulink的风力机性能仿真研究

随着风力发电技术的发展,变速风力发电技术成为了风力发电发展的趋势。风力机作为变速风力发电机组的重要部分,其性能影响到风力发电机组的整体性能。根据变速风力机的静态性能特点,采用Matlab／Simulink软件对其进行建模,并给变速风力发电机组风力机输入模拟变速风速进行仿真研究,给出了风力机的静态性能数据和仿真波形。结果表明：通过调节影响风力机性能的各因素,保持发电机的转速与主导风速之间特定的最优比例系数,使得风力机保持在最佳叶尖速比下运行,跟随变速风速可实现最大风能捕获;对变速风力机的静态性能研究建模方法是正确可行的。