压缩式制冷空调机组壳管式换热器的传热强化研究进展

冷凝器和蒸发器是压缩式制冷空调机组中的重要设备,其传热系数的高低直接影响机组的效率和成本.采用强化传热技术是提高冷凝器与蒸发器传热性能的关键.对于管外冷凝传热强化,在Turbo-C管的基础上,将翅片从翅顶到翅根完全割裂,形成断裂的三维翅片管,以减少表面张力作用下冷凝液在传热管表面粘滞特性对传热的影响.采用螺旋隔板替代冷凝器和干式蒸发器的弓型隔板,能改善壳程流体的流动与传热性能;针对降膜蒸发器的降膜蒸发区与满液蒸发区的不同特点,应分别采用不同类型的强化管,以提高蒸发器传热系数.     

压缩式制冷空调机组壳管式换热器的传热强化研究进展

冷凝器和蒸发器是压缩式制冷空调机组中的重要设备,其传热系数的高低直接影响机组的效率和成本。采用强化传热技术是提高冷凝器与蒸发器传热性能的关键。对于管外冷凝传热强化,在Turbo-C管的基础上,将翅片从翅顶到翅根完全割裂,形成断裂的三维翅片管,以减少表面张力作用下冷凝液在传热管表面粘滞特性对传热的影响。采用螺旋隔板替代冷凝器和干式蒸发器的弓型隔板,能改善壳程流体的流动与传热性能;针对降膜蒸发器的降膜蒸发区与满液蒸发区的不同特点,应分别采用不同类型的强化管,以提高蒸发器传热系数。     

低雷诺数下溴化锂溶液降膜吸收热质传递的数值研究

溴化锂溶液降膜吸收是吸收式空调系统中常见的热质传递形式之一。本文对溶液降膜吸收过程的热质耦合传递分析,建立了溴化锂溶液垂直降膜吸收热质传递的二维数学物理模型,采用CFD-Fluent对模型进行求解。计算得到不同Re下的液膜界面温度、液膜内浓度分布、传热传质通量及传热传质系数等。分析了Re对降膜吸收过程中热质传递的影响。结果表明:当液膜Re150时,液膜界面平均温度与平均传质系数随着Re的增大而增大,而平均传热系数随着Re的增大而减少;平均传热传质通量均是随着Re的增大而先增大后减小,存在一个最佳液膜Re使降膜吸收过程的传热传质通量达到最大,即Re=50时,平均传热和传质通量分别达到最大值7.2 k W/m~2与2.9×10~(-3)kg/(m~2·s)。     

太阳能溴化锂吸收式制冷系统溶液降膜吸收流动分析

溴化锂降膜式吸收器能在较小液流量和较小温差下获得较高的热流密度和传热传质系数,尤其是当液膜沿着水平管外作降膜流动时,传热传质效果更佳。为此建立溴化锂降膜吸收器溶液吸收过程流动的物理模型,通过对模型假设简化,对其进行数值求解,从而进行流动分析。与实验结果分析相结合,使得对吸收式制冷系统的分析更加全面。     

竖管内溴化锂溶液降膜发生实验研究

针对气体类低品位热源驱动的溴化锂溶液吸收式制冷而提出采用竖管内降膜的发生器,其特点是溴化锂溶液薄液膜在竖管内由上而下流动,气体热源在管外部加热.通过实验得到降膜发生传热系数、放气范围、冷剂蒸汽产量与流量、热流密度的变化特性.实验结果表明:层流降膜时(Re＜500),传热系数随Re增大而减小,随热流密度增加而显著增大.回归分析得到层流降膜的传热系数关系式:h=14009.87qw0.0764Re-0.5391.     

微圆管内R1234ze(E)流动沸腾的环状流特性模拟研究

本文建立了制冷剂R1234ze(E)在微圆管内流动沸腾过程中的环状流模型,对传热和气液两相流动压降进行了模拟研究。综合考虑重力、表面张力及气液界面剪切力的影响,模拟分析了周向液膜不均匀分布特性及该特性对流动与换热的影响,经验证,计算结果与已有实验结果吻合较好,此外还研究了不同因素对环状流区域表面传热系数与压降的影响。模拟结果表明：在流动起始区域,截面液膜厚度的分布受重力作用影响,随着流动沸腾过程的进行,该影响作用开始减弱,且有重力作用时的环状流平均表面传热系数高于无重力作用时的环状流平均表面传热系数,随着重力加速度的增加,环状流的平均表面传热系数不断增大;随着质量流速的增大,表面传热系数与压降均随之增大;随着管径增大,表面传热系数与压降均随之减小。     

滴形管外含不凝气体自然对流凝结换热性能研究

本文在自然对流情况下,基于双膜理论和边界层理论,考虑气液界面热阻,建立了滴形管外气液膜厚度及传热系数的数学模型,得到不同初始参数下气液膜厚度、气液膜热阻、气液界面热阻、凝液量和传热系数沿管壁的分布规律。结果表明:其他条件不变,随着混合气压力的增大(由81 325 Pa增至121 325 Pa),液膜厚度增大约7%,传热系数减小约30%。随着不凝气体质量分数的增加(由0.1%增至10%),气膜厚度减小约52%,凝液量减少约85%,传热系数减少约82%。虽然气膜厚度减小,但气膜内不凝气体质量分数增加约58%,气膜热阻增加约61%。对于当量直径相同的滴形管,其他条件不变,滴形管下半部分曲率越大,越易发生液膜分离,传热系数越大。     

竖直通道内降膜流动数值模拟研究

降膜蒸发是一种高效的传热技术,平均液膜厚度是考察降膜蒸发传热性能的一个重要影响因素。本文基于VOF算法,建立了水和空气沿二维竖直通道降膜流动的CFD模型,模拟研究了液膜速度、工质种类、同向和逆向气流对平均液膜厚度的影响。结果表明:提高液膜速度会增大平均液膜厚度;气相工质对液膜厚度影响不大,而液相工质对液膜厚度影响较大,液膜厚度随液相黏度增大而增大;同向气流对入口段和发展段的液膜厚度影响不大,稳定段液膜厚度会随着同向气流速度的增大而减小;平均液膜厚度随逆向气流速度增大而降低,当逆向气流速度达到2.5 m/s后,气流速度对液膜厚度的影响减小。     

流体脉动对新型弹性管束传热特性影响的实验研究

建立了恒热流传热实验台,对新型弹性管束管外传热特性进行实验研究,得到了不同Re数下弹性管束的整体及局部换热性能。设计了电机驱动流体脉动装置,得到了不同脉动参数下弹性管束的传热及阻力特性,并拟合得到了各工况下的实验准则关联式。实验结果表明,在文中讨论参数范围内弹性管束的管外平均表面传热系数可以达到固定管束的3倍以上,强化传热效果显著,且中间两根弹性管的表面传热系数要明显高于边缘两管。通过对比不同实验工况可以得出当流体脉动频率为15Hz时弹性管束的PEC值最高,综合换热性能最好。     

竖直通道内降膜流动数值模拟

降膜蒸发是一种高效的传热技术,平均液膜厚度是考察降膜蒸发传热性能的一个重要影响因素。本文基于VOF算法,建立了水和空气沿二维竖直通道降膜流动的CFD模型,模拟研究了液膜速度、工质种类、同向和逆向气流对平均液膜厚度的影响。结果表明：提高液膜速度会增大平均液膜厚度;气相工质对液膜厚度影响不大,而液相工质对液膜厚度影响较大,液膜厚度随液相黏度增大而增大;同向气流对入口段和发展段的液膜厚度影响不大,稳定段液膜厚度会随着同向气流速度的增大而减小;平均液膜厚度随逆向气流速度增大而降低,当逆向气流速度达到2.5 m/s后,气流速度对液膜厚度的影响减小。     

空冷/水冷混合冷却竖管内LiBr溶液降膜吸收过程数值解

针对风冷和水冷联合冷却的竖管降膜吸收器,考虑汽液界面的阻力、变膜厚、横向对流和冷却水的冷却作用的影响,建立了降膜吸收过程中热质耦合数学模型和同心管环空内冷却水换热数学模型.计算了沿竖管内表面的液膜厚度、温度、浓度以及冷却水在混合冷却条件下的温度分布等参数.分析了冷却水进口温度、LiBr溶液Re数和PE数等参数对传热系数和吸收速率的影响.数学模型的计算结果与实验数据吻合较好.得出的结论对联合冷却吸收器的设计和优化具有指导意义.     

制冷空调系统水平管降膜蒸发研究

在制冷剂面临严峻的环境保护控制要求的背景下,研究表明,降膜蒸发由于其较低的制冷剂充注量在制冷空调行业具有重大的应用潜力。本文主要从降膜蒸发管外液膜的流动模式和强化传热2个方面,对水平管降膜蒸发的国内外研究现状进行研究分析。分析表明,管外液膜存在滴状流、射（柱状）流和片状流等模式,而且强化传热须区分高低热流密度情况。为了进一步探究降膜蒸发的机制,从换热和可视化的角度开展强化管外降膜蒸发的特性实验研究。     

超声和射流作用下泡沫金属流动液膜传热分析

在超声波和射流冲击作用下的流动液膜覆盖泡沫金属以降低受热面的温度,达到冷却的目的。通过实验,对超声波作用下的不同液膜厚度和液膜流速以及空气射流速度对流动液膜传热性能的影响进行了研究。实验结果表明,在超声波作用下,空气射流速度以及液膜流速越大,液膜厚度越薄,壁面的散热效果越好。此外,与无超声波的情况相比,获得了超声波作用下传热系数的上升速率。基于实验结果,得到了超声波与泡沫金属以及射流冲击作用的耦合可强化传热、降低壁温的结论。该研究对今后工作具有指导意义。     

扭曲扁管冷凝器强化传热及污垢特性实验研究

为了研究扭曲扁管在冷凝器中的运行特性,采用实验研究方法对扭曲扁管与普通直管的传热、流动阻力和污垢特性进行了研究.实验采用φ25×2.5的普通直管和由同种直管制成的扭曲扁管,扭曲扁管导程分别为120mm、150mm、180mm.实验表明,导程减小,阻力系数增大,扭曲扁管流动阻力系数约为直管的1.75～2倍.扭曲扁管的传热系数在洁净状态下约为直管1.2～2.3倍,在污垢状态下,约为直管1.8～2.1倍.随着Re增大,污垢热阻减小,但螺旋扁管的减小速度比直管更大,在Re=3000情况下螺旋扁管的污垢热阻与直管相近,当Re》6000时,螺旋扁管污垢热阻约为光管的0.16～0.42倍.通过分析,得出了污垢状态下实验扭曲扁管的最佳工作区.     

换热器壳程结构的实验研究及节能分析

为对管壳式换热器不同壳程结构进行实验研究,设计建造了普通单弓形折流板圆管换热器和无折流板的椭圆扭曲管换热器实验台。通过测试换热器管壳两侧的传热系数、压降和换热量等参数,对比分析了两种不同壳程结构的换热器在相同尺寸下、相同工况的传热性能。实验结果表明椭圆扭曲管管侧的表面传热系数比普通圆管和折流板换热器均有大幅度提高,随雷诺数的增大,管内表面传热系数约为普通圆管的1.27～1.43倍,管外壳程表面传热系数约为普通圆管的1.36～1.76倍,能够有效提高换热效率。另外与传统的单弓形折流板换热器相比,壳程压降显著减小,约为折流板换热器的30～35%。椭圆扭曲管换热器既强化了管内传热,又减小了壳程压降,是一种非常有效的提高换热效率的手段。综合比较管壳侧的传热效率,发现在低雷诺数工况椭圆扭曲管换热器的节能效果更好。     

振动管外流动与传热实验研究及场协同分析

采用实验与数值模拟相结合的方法研究了振动管外的流动及传热特性,利用正交设计方法分析了振幅、频率等参数对换热性能的影响,得到了低频区内换热效果与振动参数间的拟合关联式,并基于场协同理论得到了管外近壁区的协同角余弦值随频率、振幅的变化规律。通过分析发现：振动强化传热的效果随着频率和振幅的升高而显著增强,共振工况下换热最强。对比不同管型的换热性能,沿椭圆管短轴方向振动的传热效果最好,圆管次之,长轴最差,证明管型也为影响振动工况下对流换热性能的重要参数。     

一种氨水水平降膜吸收传热模型

在Navier-Stokes方程的基础上,提出一种新的氨水降膜吸收传热模型,通过对降膜过程中的液膜流动特性进行了一维变换,采用Grank-Nicholson方法对降膜特性进行求解,然后根据实验验证了理论模型的仿真结果,实验数据和仿真数据的误差在17%以内,并根据实验数据拟合出了传热系数公式,确定了不同管径下液膜的最大体积流量。     

汽-气液滴形管与圆管外凝结换热的研究

为了研究管型对汽-气凝结换热的影响和强化汽-气凝结换热过程,建立了汽-气在液滴形管与圆管外凝结换热所形成的气液膜的厚度及换热系数沿管壁分布的综合数学模型。通过有限差分的方法,以天然气燃烧产生的烟气为例对两种管型进行了计算比较。在有效换热面积相等的情况下,与圆管相比,液滴形管上半部分管径小,压力梯度大,有利于排液,下半部分表面曲率大,亦有利于排液;液滴形管表面形成的气膜薄,液膜亦薄,珠状凝结区域大,液珠尺寸小,凝结换热系数大;液滴形管对显热传递亦有一定的强化作用。通过实验对计算结果进行了比较验证,结果表明该模型亦适用于椭圆管和其它汽-气混合流体种类。     

射流冲击凸台时传热与流动的数值模拟研究

针对冲击射流应用中经常会遇到不平整表面的情况(如各种电子元件),采用RNG的κ-ε模型,对处在半封闭板内凸台的冲击传热和流动进行了数值模拟.研究了冲击凸台表面、侧面及平板上的传热特性,分析了冲击高度H/D、流动Re数等参数对传热和流动的影响.结果表明,冲击高度较小时凸台上表面的传热Nu数沿径向的分布有一个先抑后扬的特征,在凸台边缘处达到最大.数值模拟还较好地给出了射流冲击凸台后流体分离、再次冲击平板等复杂的流动特征.     

旋转射流冲击凸台换热特性的数值模拟

运用重整化(RNG)的κ-ε模型对半封闭板内带旋流的射流冲击凸台的传热及流动进行仿真,研究了旋转射流冲击凸台时的流场特性以及凸台表面、侧壁和平板上的传热特性.分析了旋流强度(旋转数)、流动Re数、冲击高度H/D对传热与流动的影响.结果表明,不同Re数下旋流会削弱驻点处的冲击作用,从而使得驻点处的传热Nu数减小.在雷诺数Re=25 000时,在旋转数0相似文献