二氧化碳套管式气体冷却器换热性能的实验研究

总结了不同形式CO2气体冷却器的国内外研究现状,对直管、矩形螺旋和圆形螺旋三种套管式气体冷却器性能进行模拟,提出用单位压降换热量来评价超临界条件下气体冷却器的性能,根据模拟结果设计了一套矩形螺旋套管式气体冷却器,实验研究了气体冷却器的CO2入口压力、进水流量和进水温度对气体冷却器传热系数、换热量、COP以及换热器效能等性能的影响。结果表明：当气体冷却器CO2进口压力为8 MPa,进水流量在1.56 kg/min和进水温度在9 ℃时气体冷却器性能较优,系统COP最大可达2.85。研究结果为CO2热泵热水器中的实际应用提供参考。     

CO2微通道气冷器流量分配和换热特性的数值模拟及验证

本文建立了CO_2微通道气冷器集流管和微通道扁管两部分的物理模型并进行网格划分,模拟研究了扁管插入集流管深度f分别为4、5、6 mm和入口管在集流管1/6、1/2位置处对质量流量分配的影响,实验验证了CO_2微通道气冷器扁管壁面温度分布。结果表明:当f为4 mm、入口管位于集流管1/6处时,质量流量分配最均匀,此时不均匀度为0.4×10~(-3);模拟扁管内CO_2换热特性发现随着CO_2质量流量的增加,扁管换热量增加,流量由2.3 kg/h增至2.5 kg/h,换热量提高了21.4%;当质量流量一定时,CO_2的出口温度随着CO_2入口温度的升高而升高,在不同CO_2入口温度条件下,微通道扁管壁面温度实验值与模拟值误差在10%以内,验证了模拟的准确性。     

椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能实验研究

本文搭建了蒸发式冷凝器性能测试系统,采用控制变量法实验研究了迎面风速、喷淋密度、湿球温度、循环水温度、冷却水流量各参数变化对椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能的影响。实验结果表明：该冷凝器实验系统的最佳迎面风速和喷淋密度分别为3.1 m/s和0.005 6 kg/(m·s),冷凝器管外空气压降随迎面风速的增大而迅速增加;随着空气湿球温度升高,冷凝器外传热过程的热流密度(即外热流密度)降低67.5%,而内传热过程的热流密度(即内热流密度)增大47.5%,依靠内传热过程的增强,冷凝器性能良好;随着循环水温度升高,冷凝器的内热流密度降低率高达64.6%,传热性能急剧下降;随着冷却水流量增大,冷凝器的内热流密度大幅提高2.92倍,总热流密度增大21.1%,传热性能显著增强;该冷凝器在低湿球温度、低循环水温度、大冷却水流量的工况下传热性能较优。     

套管结构对翅片管气化器结霜特性的影响

结霜会对不同类型气化器造成长效性能的衰减.为研究套管结构对强化传热与表面结霜效果的影响,本文搭建了实验台,在普通传热管内加装套管,以液氮为工质,根据不同套管内径(Φ6、Φ8、Φ10 mm)及入口流量,设计了12组实验工况进行研究,获得翅片管表面不同测点处温度、霜层厚度及翅片管出口流体温度等参数.结果表明:入口流量为2....     

高压差工作用气冷式罗茨真空泵设计及其性能

在大型汽轮机转子真空动平衡机室设计中选用了气冷式罗茨真空泵作为其主泵以大大加快抽空速度。气冷式罗茨真空泵由于其特殊结构，在携带一泵外冷却器后，可在极高的压差下连续工作而不会超温。这种泵还具备无油压缩的优点，可防止油蒸汽对被抽气体的污染，可广泛应用于各种真空作业上。本文介绍了这种泵的设计及其性能。     

高温CO_2热泵套管式气冷器的仿真与优化设计

以Petrov换热关联式为基础,建立了CO_2气冷器的数值仿真模型,并根据实验数据对模型进行了修正,并通过联立拟合的压缩机模型,分析了CO_2系统在不同工况下,排气压力、气冷器单管长度和并联管程数对其性能的影响:给定气冷器布局,最优排气压力随供水温度上升而升高;给定工况下,气冷器CO_2出口温度随着排气压力升高而降低,而热水流量和制热量都会增加;不同工况下,当排气压力低于最优压力时,管长的增加对系统COP值增大的影响非常显著;在供水温度低于70℃时,并联管程数的增加使系统的COP值增大,但高于70℃时,并联管程数多的系统COP值反而更低。     

套管管束式换热器换热特性试验研究

清华大学核能与新能源技术研究院对具有特殊结构的套管管束换热器(其传热单元由带螺旋肋片的外套管和带微波浪弯的内套管组成,通过自身结构实现传热管的支撑和定位)的换热特性进行了试验研究.试验结果表明,与一般流道的换热性能相比,不规则环形窄缝流道的换热系数不仅降低,而且随雷诺数的变化趋势也较平缓;外套管管间流道的换热系数降低,但变化趋势与普通流道相同.根据试验数据,采用分离系数法,拟合出了不规则环形窄缝流道和外套管管间流道的换热公式.     

新型套管蒸发式冷凝器的理论研究

提出一种新型套管蒸发式冷凝器，在蒸发式冷凝器的基础上在换热管中再加入一根内管，使得制冷剂可以在管的内部进行换热，提高冷凝器的传热系数，进而改善换热性能。针对此冷凝器介绍其结构形式和运行原理，并在相同状况下与蒸发式冷凝器进行数值计算比较，指出套管蒸发式冷凝器具有更好的换热性能。     

CO2热泵热水器气冷器的热力性能研究

本文以CO2定压比热容最大的准临界温度为分界点,将气冷器的换热过程分为：准临界前区间、准临界区间和准临界后区间3个温度区间,CO2在100～0 ℃的放热过程,计算发现准临界区间温度的放热量占比达49.8%,基于(火积)理论的模拟结果也表明放热量主要集中在第二阶段的准临界区间内。以准临界区间的换热特性为基础,提出一种在名义工况下,最佳气冷器进气压力和温度的简单算法：发现制取65 ℃热水时,气冷器最佳进气压力为11.34 MPa,进气温度为79.96 ℃。在不同进气压力下进行实验验证,并分析气冷器中水的温度分布。结果表明：CO2和水流量均为15.0 g/s时,11.3 MPa进气压力下,在准临界温度区间内,水温从17 ℃迅速升至41 ℃,加热量占比为50.1%,出水温度为64.1 ℃,系统COP最高为3.23。     

润滑油对CO_2气体冷却器性能的影响

本文对含有PAG润滑油的CO2气体冷却器建立了理论模型,通过人工神经网络对含油的CO2对流换热系数进行预测,通过与实验结果进行比较,验证了模型的准确性。进一步分析和计算结果表明:气冷器的热效率随管道的长度的增加而增大,但增幅逐渐放缓。对于实际使用的气冷器,考虑设备运行的经济性,应合理设计气冷器的长度。对于小管径的气冷器(Dh≤2mm),少量的润滑油(ω≈1%)即会明显削弱气冷器的传热系数与热效率;但对于大管径的气冷器(Dh≥4 mm),少量的润滑油对气冷器的影响不明显。在实际小管径气冷器运行过程中,要尽量降低进入气冷器中的润滑油含量,以保证气冷器较高的换热性能。气冷器的热效率随CO2侧压力的增加而增大,但增幅逐渐变缓。CO2侧压力越接近临界压力,由于润滑油的存在导致气冷器热效率降低的幅度越大,并且气冷器的管径越小,降低幅度越明显。     

CO2热泵系统气冷器的热力学性能分析

针对CO₂热泵系统螺旋套管式气冷器,基于MATLAB建立了仿真模型,采用单因素分析方法,研究进水温度、CO₂压力和质量流量对气冷器换热量、■耗散、■损失、■效率以及出水温度的影响。经实验验证,在进水温度为24.5～35.0℃、CO₂压力为8.4～10.7 MPa、CO₂质量流量为0.032 6～0.047 6 kg/s工况下,气冷器模型制热量与实验数据相比总体误差在±10%以内。模拟结果表明：相比进水温度和CO₂质量流量,CO₂压力对气冷器性能的影响更为显著,且存在最优压力。在进水温度为20℃、CO₂进口温度为90℃工况下,当CO₂压力为10 MPa时气冷器■效率最高,当CO₂压力为11 MPa时气冷器换热量最大;当进水温度低于20℃时,CO₂压力为10.5 MPa时出水温度最高。     

CO_2冷风机换热性能仿真及实验研究

本文利用稳态分布参数法对冷风机建立仿真模型,并利用冷风机性能实验台对冷风机样机进行实验研究,利用实验研究与数值模拟相结合的方法,对冷风机换热性能进行分析研究。在校准箱内温度为-25~0℃范围内,循环倍率在2~5范围内变化时,冷风机总换热系数随着校准箱温度的升高而增大;制冷工质为CO_2时冷风机的制冷量明显高于制冷工质为NH_3时,在校准箱内温度为0℃时高42%,-20℃时高26%;管内侧压降随着循环倍率的增大而增大;换热系数随着循环倍率的增大先增大后逐渐减小,在循环倍率为3左右时,换热系数达到最大。仿真结果与测试结果趋势相同,但存在一定误差。模拟计算得出NH_3换热系数值与测试结果的误差约为16%,CO_2换热系数值与测试结果的误差约为8%。     

气体压缩机中冷器的节能节材实验研究

中冷器的主要功能是排除气体被压缩过程产生的热量,是提高压缩机效率的重要设备。从传热阻力看,壳程空气的热阻占总热组的80%以上,壳程气体阻力大,风机或压缩机能耗较大。要提高中冷器的传热性能,关键是强化壳程空气的对流传热和减小壳程空气的流动阻力。着重介绍气冷侧强化传热技术产生的节能效益,建立扭曲管中冷器和传统弓形折流板中冷器并行对比实验测试平台,通过改变壳程空气质量流量、管内循环水温度和流量等参数以测试其热力性能和压降损失,实验结果表明,扭曲管中冷器的壳程气体压降小,综合传热性能明显优于传统弓形折流板中冷器35%-87%,低Re数条件下尤为显著。对压缩机冷却系统的优化设计有一定的指导作用。     

CO2套管式气体冷却器设计及试验研究

设计开发一台名义制热量为4．5kW的CO2套管式气体冷却器,并在CO2换热器性能试验装置上进行试验研究。试验结果表明,利用Petukhov—Popov—Kirilo传热关联式设计计算结果与试验结果一致性较好,偏差小于10％。     

CO_2冷风机性能测试实验研究

本文搭建了测试CO_2冷风机性能的实验台,在直接膨胀供液系统和泵供液系统下,通过改变传热温差、库温、循环倍率、迎面风速等参数来研究CO_2冷风机的性能。结果表明:在直接膨胀供液系统中,随着蒸发温度的降低,传热系数和制冷量均呈减小的趋势,蒸发温度从-22℃降低到-47℃时,传热系数从20.2 W/(m2·K)降低到16.6 W/(m2·K),制冷量从7.5 k W降低到6 k W;在泵供液系统中,随着循环倍率的增加,传热系数呈现先增大,达到最大值后缓慢减小的趋势,当循环倍率为3时,传热系数达到最大值,以库温为-20℃时为例,当循环倍率从1增大到3,传热系数增大约13.2%,循环倍率继续增大时,传热系数开始下降,增大到5时,换热系数下降至2%左右。当迎面风速从2.2 m/s变化至2.5 m/s时,传热系数仅增加了2.12%;但迎面风速从2.5m/s变化至3.2 m/s时,增幅为11.4%;当迎面风速从3.2 m/s变化至3.5 m/s时,传热系数增长幅度又变缓,仅增加了0.88%。     

基于三叶扭曲膨胀管技术的油冷器实验分析

传统管壳式油冷却器的传热效率较低,且存在壳程流动死区及易结垢等缺点。本文采用新型三叶形扭曲膨胀管技术提高传统油冷器的传热。通过实验测试平台测试得到的三叶形扭曲膨胀管油冷器传热及压降数据,与光滑圆管油冷器、传统翅片管油冷器和花瓣状翅片管油冷器进行对比分析。研究结果表明,采用三叶形扭曲膨胀管技术能明显提高油冷器传热系数,但比外翅片管油冷器压降更高,在较低雷诺数下,三叶形扭曲膨胀管油冷器综合性能比翅片管油冷器差,而随雷诺数增加,其综合性能逐渐优于外翅片管油冷器,具有很好的推广应用前景。