冷凝器翅片表面流体流动及换热过程的三维数值模拟

本文应用CFD软件FLUENT对冷凝器常用的平翅片和波纹翅片表面的流体流动及换热过程进行了数值模拟,获得了翅片表面流体的流场图、温度场图、压力场图以及翅片换热量、平均表面换热系数等重要数据,并通过这些图形、数据对两种翅片的流体流动特性和传热性能进行了比较.     

R134a单元式风冷冷风空调机蒸发器设计

以理论模型为基础，对R134a单元式风冷冷风机组翅片管式蒸发器进行设计。应用管内流动沸腾换热模型仿真分析R134a的质量流量对沸腾换热的影响，利用外掠翅片管束换热关联式计算管外翅片侧表面换热系数，进而得出翅片管蒸发器总传热系数，利用计算结果进行设计。     

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.     

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.     

波纹翅片通道内液化天然气流动沸腾换热特性分析

波纹翅片广泛应用于液化天然气板翅式换热器中;为了对板翅式换热器进行优化设计,必须明确翅片通道内的流动沸腾机理。首先对波纹翅片流道中流体的流动和传热传质机理进行分析,建立了稳态工况下汽化相变模型。然后进行了不同质流密度、热流密度和干度工况下波纹翅片流道内流体流动换热过程的模拟,分析了质流密度、热流密度和干度对波纹翅片传热特性的影响,并与平直翅片进行了对比。结果显示:随着干度增大,波纹翅片换热系数呈现先上升后下降的趋势,且在0.5干度左右达到最大值;随着干度增加,质流密度的增大对换热性能的提升越来越明显,热流密度的增大对换热性能的提升越来越小;波纹翅片比平直翅片换热系数提高30%~150%,在低干度工况下波纹翅片强化传热效果更明显。     

空调用冷凝器中的空气流动与传热分析

本文分析了发生在空调冷凝器中的空气流动和传热过程,对于物理模型进行了合理的简化处理,充分利用了对称性边界条件和周期性边界条件.对于冷凝器的基本换热单元进行了分析计算,获得了入口风速、风压、翅片间距、翅片厚度等因素对于换热量、传热系数、气流温度、流动阻力等的影响,以曲线的形式给出了详细的计算结果,从中总结并找到强化传热的关键和突破口,为试验研究提供了基础数据和理论指导.     

新型无接触热阻空调换热器性能研究

将不同形状的波纹翅片与无接触热阻技术结合研制了波纹型无接触热阻换热器,并利用CFD仿真软件进行对比分析尖角波纹翅片和圆角波纹翅片空气侧换热性能及阻力特性,寻找较好的翅片形状。按照仿真结果生产无接触热阻尖角波纹翅片空调换热器实验样件,进行实验测试,实验结果表明:翅片表面换热系数仿真结果与实验结果较为一致,整体误差在10%以内,仿真结果能基本反映翅片表面的实际换热情况。引入强化传热指标,通过仿真结果计算可知,在不同风速下强化传热指标DEC均大于1,说明尖角波纹翅片的传热效果优于圆角波纹翅片。     

温度交变对翅片管换热器性能影响的实验研究

试验研究了温度交变对铜管-铜翅片蒸发器和铜管-铝翅片蒸发器空气侧压降和换热性能的影响.实验结果表明,全新铜管-铜翅片蒸发器空气侧压降比全新铜管-铝翅片蒸发器空气侧压降大,但温度交变后两者空气侧压降几乎一致,具有相同的长效压降特性;温度交变会导致铜管-铜翅片蒸发器和铜管-铝翅片蒸发器换热性能下降,在风量为400m3/h时减少的最多,铝翅片蒸发器减少1091.5W,铜翅片蒸发器减少704.8W;与温度交变前相比,铜翅片蒸发器换热系数下降8.1％～25.2％,铝翅片蒸发器换热系数下降10.6％～40.7％,铜管-铜翅片蒸发器具有更好的长效特性.     

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...     

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.     

翅片结构对换热器结霜特性影响的实验研究

本文对空气源热泵的翅片管换热器表面霜层生长特性进行实验研究,通过红外热像仪对霜层表面温度进行测量,并用热电偶直接测量装置进行校核.分析了平片、波纹片、条缝片3种翅片类型及翅片节距对霜层厚度、结霜量、换热量的影响,并用霜层-湿空气界面条件等作为传热及传质驱动力分析了霜层生长规律.实验结果表明,波纹片及条缝片翅片换热器界面...     

Experimental investigation of adverse effect of frost formation on microchannel evaporators,part 1: Effect of fin geometry and environmental effects

This study experimentally investigated the frost growth on louvered folded fins in microchannel heat exchangers when used in outdoor air-source heat pump systems. The effects of surface temperature, fin geometries, and air environmental conditions were studied. The overall aim was to isolate and quantify the effect of geometry from surface temperature effects. Experimental data of frost weight, local frost thickness, air pressure drop across the coils, time of frost–defrost cycles and heat transfer rates were recorded. Data showed that the frosting time and the frost growth rates depended mainly on the local fin surface temperature. Lower fin density was beneficial because it delayed the blockage of the air flow. The fin length and fin depth had minor effects on frosting performance. The air humidity had a fairly significant effect on rate of frost formation while air velocity seemed to have a small effect on the frost growth rate.     

铜翅片换热器开发应用的分析Ⅰ--铜、铝翅片换热器性能对比

从翅片效率、单个换热单元的传热系数和整个换热器的换热量三个方面对不同翅片结构、不同管子结构和不同工况下的翅片管换热器由铝翅片换为铜翅片前后的换热特性和成本进行了分析比较：详细给出了各个结构和工况参数单独变化对换铜前后的翅片效率、单位制冷剂侧换热面积上的总传热系数和换热器换热量的影响规律。分析结果发现，翅片越薄、越高，管外径越小，风速越大时，换铜后的翅片管的换热能力增强越大，成本增加越小。在所选择的结构和工况范围内，铜管铜片换热器比铜管铝片换热器的翅片效率约提高0．938％～29．86％、总传热系数约提高9.88％～23．276％、总换热量约提高0．112％～22．3％；对于典型的1.1kW空调器的蒸发器，材料成本约增加8～42元，体积可最多缩小18％。     

水-空气翅片管换热器实验研究与数值模拟

通过对翅片管式换热器的设计和实验研究，得出了该换热器的性能曲线，此外还对换热器内部流场和温度场进行了三维数值模拟计算。从实验和模拟结果分析可知，实验所得传热因子j较模拟结果有12％范围内的减小，而阻力因子，有4％～16％的增大；翅片间距和管排密集度对翅片管换热器性能影响很大，减小翅片间距和增大管排密集度均能增强换热器的换热效果，但压力损失也明显增加。     

湿工况下翅片表面冷凝水滴运动的数值模型

了解析湿过程中冷凝水对换热器翅片侧换热和压降的影响机制,需要首先建立湿工况下翅片表面冷凝水滴的运动模型。通过对翅片表面上冷凝水滴进行受力分析,得出了水滴运动的判断条件;建立了水滴接触角预测模型,并结合VOF界面追踪方法来描述气液相界面、计算表面张力,从而建立了预测冷凝水滴在竖直翅片表面运动过程的数值模型。通过水滴运动实验对模型的可靠性进行了验证：水滴与翅片表面接触角的模拟值与实验值的平均误差为2.11%,最大误差为2.51%;水滴运动速度的模拟值与实验值的平均误差为6.5%,最大误差为10%。结果表明：水滴运动模型能够准确的预测水滴在翅片表面的运动规律。     

三排变片距翅片盘管换热器结霜特性实验研究

为改善空气源热泵室外翅片盘管换热器在低环境温度下沿空气流动方向结霜不均匀、首排结霜量较大进而导致热泵除霜间隔较短、制热能力下降等问题,对不同翅片片距组合的变片距翅片盘管换热器在低环温工况下运行及结霜的情况进行实验研究。结果表明：变片距翅片盘管换热器在低环温条件下可有效延长迎风面管排发生结霜堵塞的时间、对于结霜生长速度和结霜质量也有抑制作用。变片距翅片盘管换热器在结霜中后期阶段换热功率更高,在合理的翅片间距组合下,变片距翅片盘管换热器可以在不损失过多换热功率的情况下延长换热器迎风面管排结霜堵塞的时间,如样品4的平均换热功率比样品1低6.02%,而除霜间隔延长了37 min。     

干盘管用平行流换热器翅片参数对空气侧换热系数及压降的影响

为了使平行流换热器在干盘管中得到推广应用,本文根据传热及压降关联式,采用数值模拟计算的方法,研究了干盘管用平行流换热器翅片参数对其空气侧换热性能及压降的影响,为干盘管用平行流换热器的设计提供参考依据。     

铜翅片换热器开发应用的分析Ⅱ--铜翅片换热器对空调器性能影响分析

在Part Ⅰ中对铜翅片效率、铜换热单元传热系数以及整个铜换热器换热特性分析的基础上，理论分析了空调换热器采用铜翅片后，换热器单体性能以及空调系统性能的变化。结果显示：采用铜片铜管换热器后(不论是蒸发器，还是冷凝器)，制冷系统的制冷系数较之铝翅片换热器均有提高。蒸发器换热性能的变化比冷凝器换热性能的变化对系统性能的影响要大。当同时采用铜片蒸发器和铜片冷凝器时，传热强化系数按照通常所能达到的1．1计算时，COP随着工况变化而变化的范围可以达到3．0％-10．0％；如果单独设计换热器使换热强化系数达到1．3时，则COP的提高可达4．0％～25．0％。以上对铜翅片换热器开发应用的分析，为空调换热器的高性能化、小型化提供一条可行的发展方向。     

波纹和百叶窗型表冷器空气侧换热性能的实验研究及分析方法

本文对方形组合式空调机组翅片管换热器空气侧的换热性能进行了实验研究和计算模型分析。将分布参数法（TTM）和创新的分排参数法(RDDM)拓展到方形组合式空调机组制热工况的实验数据处理中,分析翅片管换热器空气侧的换热性能,并与传统的ε-NTU法、集中参数法（LMTD）对比,4种方法计算的j因子和传热系数h偏差均在10%的范围内;基于分排参数模型,研究不同翅片形状、不同翅片间距、不同管径和不同翅片管排数下,传热因子j的变化情况。结果表明：j随Re增加逐渐减小,Re从3 000增至6 020,j下降了25.6%。相同Re下,开窗翅片比波纹翅片的j大,并随着Re的增加两者之间的最大偏差从26.3%缩小为8.3%。j随翅片间距和管径的增大而增大,随着管排数增加而降低,8排管时j急剧降低至约0.008。     

间接空气冷凝扩展表面换热器结构优化

铝翅片管由于成本低、易于成型在间接空冷冷凝器上有广泛应用,其传热系数和阻力与空气速度之间的关系对铝翅片管换热器设计和运行很重要。应用计算流体力学（CFD）方法,对三种结构铝翅片换热器的换热及阻力性能进行了数值模拟,计算结果表明,对于相同的管径,单桥与双桥结构的传热系数基本相同,而双桥的阻力有所增大;对于单桥或双桥结构来说,大管结构的传热系数增大,同时阻力增大较多;当翅片减薄时,传热系数基本不变,而阻力有明显的减小。研究结果对提高空冷凝汽器乃至空冷电厂的运行经济性都具有重要的参考价值。