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%。     

小管径穿片式翅片管三种间距下的换热与阻力特性

对3种基管外径(10 mm)和管间距相同、翅片间距不同的穿片式空气-水换热器的换热与阻力特性进行了试验研究,翅片间距分别为1.0、1.6、1.9 mm.得出了不同翅片间距下的管外换热系数和流动阻力系数以及相应的计算关联式,利用评价指标对3种试件的综合换热性能进行了评价.结果表明:翅片间距对管外换热性能的影响很大;在选择具有合理翅化比的换热器的翅片间距时还需考虑经济性和紧凑度等方面的因素.     

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。     

不同管间距的垂直U型地埋管换热实验研究

对不同管间距的垂直U型地埋管进行了夏季工况连续实验,比对单U地埋管换热器不同管间距下的单位井深换热量、管群内土壤温度变化和系统运行情况,结果表明,管间距越大,单U换热器和土壤之间换热效果越好,管群内的热干扰越弱;管间距过小,系统内换热器的换热情况将恶化,导致不能长期稳定运行。     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟,获得了不同流速下翅片表面温度分布,分析了迎面风速与换热系数之间的关系,随着速度的增大,空气侧的换热系数增加,并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素,随着翅片间距的增大,空气侧换热系数增加,而且随着Rg数的增加,换热的强化更加明显。     

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。     

波纹板式空气预热器内流动换热过程的数值模拟

对波纹板式空气预热器内换热与流动过程进行数值模拟,分析了波纹板片的结构特征、波纹倾角β、波纹高度H、波纹节距以及板间距对空气预热器性能的影响.结果表明:当波纹倾角和波纹高度增大时,换热性能提高但是压降增大,在β=45°、H=10mm时换热性能最优;波纹间距的改变对换热性能影响较小,但板间距的影响较为明显,综合考虑换热器的紧凑性,选用较小板间距能达到较好的换热效果.     

单U型地埋管换热影响因素分析

针对地源热泵单U型地埋管换热器的换热特性,根据岩土体自恢复实验台,利用Gambit软件建立了地埋管换热器的传热模型,并通过Fluent软件模拟分析了不同的管间距、不同的流速以及不同进口水温对单U型地埋管换热器换热能力的影响。     

半圆柱空间异形孔板换热器热工水力性能的数值模拟

为研究半圆柱空间异形孔板换热器的流动与传热特性,建立换热器简化物理模型,运用ANSYS软件建立CFD模型进行数值模拟,分析了开孔形状与板间距的影响,并对比了半圆柱空间异形孔板换热器与弓形板换热器的联系与区别。研究结果表明：半圆柱异形孔板换热器壳侧流体呈纵向流动,壳侧流体通过孔隙形成射流冲刷管壁,具有强化传热作用;板间距一定,开孔面积相近时,开孔形状对壳侧压降的影响较小,对换热性能的影响稍大;板间距越小壳侧换热系数越高但其综合性能指标越小;圆头三角孔板换热器在板间距30 mm时的壳侧换热系数比40及50 mm方案分别高5.62%,10.06%,综合性能指标低1.44%,2.07%;异形孔板换热器的综合性能指标比弓形折流板换热器平均约高27.89%。     

土壤源热泵U型竖直埋管换热特性的实验研究

以土壤源热泵实验系统为平台,进行了夏季工况实验,分析了管间距为4 m时,单、双U埋管换热器的换热性能,并对不同管间距的单U地埋管进行实验研究。实验结果表明,管间距对系统的运行影响较大,得出夏热冬冷地区长期运行的土壤源热泵系统中地埋管合理的管间距,为长三角地区土壤源热泵换热器设计提供了设计参考。     

百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响的研究进展

百叶窗翅片作为换热器主要翅片形式之一,其结构对空气侧流动换热特性有着重要影响。本文总结了近年来国内外在百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响方面的研究,包括翅片间距、翅片高度、翅片厚度、翅片深度、百叶窗间距及开窗角度对空气侧换热系数、压降、流动效率、传热因子和摩擦因子的影响。研究表明:传热因子随开窗角度和翅片深度的增加而增大,随翅片间距的增加而减小;摩擦因子随开窗角度的增大而增大,随百叶窗间距的增大而减小;其中,开窗角度与翅片深度分别是影响空气侧流动和换热的最主要因素。最后,在百叶窗结构的基础上,提出了对翅片表面进行处理以及使用新型翅片结构等途径来进一步强化空气侧流动换热的建议。     

折弯弓形折流板换热器流动换热性能研究

为了提高折流板换热器的换热性能,改变了折流板换热器的折弯夹角和折流板间距,利用ANSYS Fluent对换热器壳程流体流动与换热过程进行模拟,分析了不同折流板折弯夹角α (110°,135°,170°和180°)、折流板间距（250,300和350 mm)和雷诺数（10 000,20 000和50 000）对换热器壳程压力、速度和温度的影响。结果表明：增大雷诺数对改善流动死区有很大的作用,雷诺数为50 000时的流动死区相对于雷诺数为10 000时面积减小较大;随着夹角α的减小,折流板背流侧的流动死区面积逐渐减小、换热器的表面传热系数和进出口压降力越大,夹角α为110°时出口温度最小、进出口压降最大,夹角α为135°时PEC最大且换热器综合性能最优;折流板间距增大,压力变化梯度减小,压差变化幅度减小,壳程出口温度变化不成正比关系,间距为300 mm时出口温度最低。     

风冷冷水机组V型冷凝器空气流动的模拟

建立了风冷热泵翅片管换热器空气侧流动与传热的数学模型,模拟了V型风冷翅片管换热器在不同翅片管间夹角与底部距离下的空气流场,分析了不同翅片管间夹角与底部距离对空气流动的影响。模拟结果表明,两换热面的夹角增大时,换热面的迎面风速和平均风速也随之增大,且增长相当明显,但最大风速相差不大。当底部间距增大时,换热面的迎面风速和平均风速亦随之增大,但变化的幅度比较小。     

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。     

非稳态横掠管束对流传热的数值模拟

为研究管束内的换热规律与管间距的关系,通过分析不同物理模型的流场、换热系数,验证了针对横掠管束充分发展段采用周期性边界条件和对称性边界条件的合理性。采用FLUENT软件,对一定雷诺数范围内、不同的管间距横掠顺排管束周期性充分发展段模型的流动换热进行数值模拟。结果表明:密集排列管束的换热效果明显要比稀疏排列的管束大,且对于纵向管间距S_n/d=1.25的管束,当横向管间距取S_p/d=2.0左右时,管束间的换热达到最强,可以为提高换热器换热能力提供工程实际参考。最后将数值模拟结果与已有的经验公式以及实验结果进行比较,验证数值模拟方法的正确性。     

形状因子法在垂直U型埋管传热分析中的应用

竖直U型埋管热交换器是地源热泵系统的重要组成部分。文章以能量平衡为基础,采用传热学中的形状因子法,针对某一常用结构形式的地埋管换热器热阻和换热量进行了数值计算。在此基础上,重点分析了钻孔深度、孔内的管间距、地埋管进水温度和土壤温度对换热器热阻和换热性能的影响,旨在为竖直U型地埋管换热器的设计和工程应用提供必要的参考。     

管板式PV/T组件结构参数优化

以无玻璃盖板管板式PV/T组件为研究对象,采用Trnsys软件仿真与实验测试相结合的方法,从发电角度确定吸热板厚度、换热管数量及换热管管径;从成本角度提出适用于不同效率组件、不同光资源区域工况下的最佳设计参数。结果表明：换热管管间距、吸热板厚度和换热管内径对管板式PV/T组件发电性能的影响程度依次减小;以实现PV/T发电性能不低于传统PV组件为目标,换热器结构参数建议为吸热板厚度0.4 mm、换热管管径6 mm及换热管管间距不大于99.2 mm;以全生命周期内总投入最低为目标,Ⅱ类光资源地区最佳管间距为70.86 mm,Ⅲ类和Ⅳ类光资源地区的最佳管间距为82.67 mm;优化后PV/T组件的太阳能利用率达到42.75%～48.69%,发电效率比传统PV高1.17%～2.08%。     

基于周期流模型的螺旋板换热器流动换热特性数值模拟

为了研究螺旋板换热器结构对其性能的影响,为换热器设计提供指导,采用周期流模型对螺旋板换热器流动传热性能进行数值模拟,结果表明:周期流模型适用于螺旋板换热器的流动传热问题;定距柱通过强化对流传热以及冲击换热提高换热器的传热性能;定距柱间距增大或板间距减小会降低换热器传热性能,减小压损;减小流向间距或板间距降低综合性能;横向间距、板间距增大或流向间距减小可提高换热器经济性;换热器传热和压损对横向间距的变化最敏感,而板间距对综合性能影响最大;流向间距对换热器性能影响不明显。     

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。     

紧邻的双井中深层套管式地埋管换热器换热特性研究北大核心CSCD

目前中深层地热能受到了广泛的关注,文章基于有限差分法建立双管中深层换热器数值模型,并通过FLUENT软件对模型进行校验。利用双管模型研究了埋管间距、岩土热物性等因素对双管换热器换热性能的影响。计算结果表明:增大埋管间距可以有效缓解地下岩土冷量堆积的现象,埋管间距较小时,埋管中心点处温度更低;当埋管间距大于50 m时,双管换热器的换热特性与单管近似;当埋管深度增加时,可以适当减小埋管间距;岩土导热系数较大时,需要加大埋管间距;岩土体积比热对换热器影响较大,实际工程中需要根据岩土体积比热大小调整埋管间距。