微通道内单相及气液两相流动换热数值模拟研究进展综述

随着科技的发展,微电子设备的散热量越来越大,传统换热器将难以满足其散热需求。微通道散热是一种新型的高效换热技术,其结构紧凑、换热性能突出、运行安全可靠的特点引起国内外学术界和工业界的广泛关注。试验技术存在对换热装置加工工艺和测量仪器精度的高要求,成本高、准备周期长;数值模拟技术成本低、计算周期短,探索微通道内单相和气液两相流动换热特性更为便捷,其优势也日益突显。详细介绍了针对微通道换热器的传热流动数值模拟研究方法,对比分析了包含LBM模拟方法和VOF气液两相流模型在内的典型数值方法,并总结了数值模拟在微通道单相换热特性、气液两相换热特性和临界热流密度方面的研究进展。     

微通道换热器结露工况下换热特性及其影响的 试验研究

微通道换热器因体积小、制冷剂充注量少、换热效率高等优点,已被广泛应用到汽车空调和空调系统的冷凝器,但作为蒸发器使用时,会因换热器表面空气结露而影响换热性能。以微通道换热器为研究对象,分析在结露条件下,不同的入口空气湿度、风速和微通道换热器布置倾角等参数对微通道换热器的出口空气温度、空气侧压降、换热量和换热系数的影响程度,研究发现:空气入口湿度对微通道换热器出口空气温度影响较大,相对湿度提高10%,出口温度约提高1.3℃;迎面风速对换热器空气侧压降影响很大,风速从1.5 m/s提高到3.0 m/s,压降增加一倍以上,风速大小为2.5 m/s时,换热器换热效果最佳;换热器倾角较入口相对湿度和迎面风速对微通道换热性能影响较小。     

微/小通道冷板在某型相控阵天线上的对比分析

微通道换热是近年来电子机械工程抗恶劣环境研究的热点之一。由于其具有良好的换热特性,现在逐渐被应用于高热流密度电子设备的冷却散热系统设计之中。相控阵天线具有热源集中、热流密度极高等特点。文中将新型微通道冷板与某型相控阵天线进行有机结合,提出了一种新的相控阵天线冷却方式。同时,通过基于有限体积法的仿真分析表明,微通道冷板相较于小通道冷板更有利于控制天线中T/R模块的温度。     

微通道换热器试验测试系统研究

搭建了一套测试微通道性能参数的循环换热试验系统,介绍了组成该系统的微通道换热器、模拟芯片、微型泵、恒温装置以及控制测量等部件.以水为介质,对三种不同结构型式微通道换热器的传热及流动性能进行了试验研究,测量了进出微通道换热器的冷却液流量、温度和压差以及模拟芯片表面多个测点的温度等参数,获得了微通道换热器内的流动阻力和传热特性.     

小型制冷系统制冷剂充注量的试验研究

制冷剂充注量是制冷系统中影响系统性能的关键物理因素之一。在目前的仿真模型中,由于两相区有效面积计算和空泡系数模型选择的复杂性,很难对换热器中的制冷剂充注量进行准确的计算。本文使用快速关断技术(QCVT)试验测试方法,选用一台2k W小型热泵家用机(含有翅片管蒸发器和冷凝器)和一台25k W单冷轻型商用机(含有微通道冷凝器和翅片管蒸发器),在不同的系统运行工况下,对换热器中的制冷剂质量进行测试。试验结果表明,数据可靠性较好。制冷剂质量在系统中的分布与换热器的类型及内容积大小有很大关系,冷凝器内容积小的系统对工况变化的敏感度更高。测试结果对仿真模型的性能和空泡系数模型验证有指导意义。     

微通道换热器在风冷冷热水热泵中的性能研究

将微通道换热器和翅片式换热器分别应用在冷暖两用的风冷冷热水热泵机组中,分别对R410A机组和R22机组进行测试,试验结果表明,不管是R410A机组还是R22机组,采用微通道换热器的机组均可达到与采用翅片式换热器机组相当的性能,而且微通道换热器相比翅片式换热器体积及重量大大减小。本文还对微通道换热器的放置方式进行试验研究,建议在冷暖两用的风冷冷热水热泵机组中采用微通道换热器制冷逆流的放置方式。     

微通道平板换热器内流体分配不均的研究进展

微通道平板换热器在制冷空调领域的应用近年来呈上升趋势,流体在各平板之间的分配不均导致换热器整体性能的下降,从而制约了其进一步的应用。本文对近年来微通道平板换热器内流体分配不均的国内外文献进行了综述,从理论、试验、数值模拟等几个方面对文献进行了概括和分析。研究可为微通道平板换热器的设计和应用提供参考。     

双V型波纹板式换热器的数值研究

利用三维模拟研究了双V型波纹板式换热器内部的换热阻力特性、换热面的温度分布,以及波纹通道内流动形态。结果表明,传热系数K、进出口压降随着Re的增大而增大,数值模拟结果可以较好吻合试验趋势。相比RNG k-e,SST k-w湍流模型所得的结果与试验结果吻合更好。波纹板片均流区的压降占整个通道压降损失的10%~20%,合理设计此部分区域可以提高整个板式换热器运行的经济性。在上下壁面接触点附近存在复杂的二次流,此部分区域的漩涡会减弱流动及换热边界层,强化换热。由于漩涡流向与槽道走向并不一致,漩涡的存在同时会加大压降损失。同时,双V型波纹板片较好地削弱了流体分配不均匀的现象。     

毛细管型微通道冷凝器在风冷空调中的应用研究

随着工业设备朝着小型、微型化发展,微通道冷凝器在风冷空调中的应用也越来越受人们的关注。主要通过毛细管型微通道冷凝器和传统翅片式冷凝器在风冷空调中试验研究分析,在相同的试验环境中,风冷空调采用毛细管型微通道冷凝器,设备的性能提高20%～30%,冲注量大大减少。因此,对于毛细管型微通道冷凝器在制冷系统尤其是空调设备中的应用有显著的性能优势。     

微通道换热器在空调应用中的研究现状

微通道换热器具有换热效率高、体积小、重量轻、成本低、制冷剂充注量少等优势。文中通过分析微通道换热器结霜性能、翅片参数性能,以及与管式翅片换热器对比的国内外研究状况,总结了影响微通道换热器结霜性能的因素、翅片间距对换热器换热性能的影响,以及与管式翅片换热器对比的性能特点。