结霜工况下空温式翅片管气化器传热试验研究

为深入掌握低温液体在空温式翅片管汽化器内的气化情况以及其与翅片管表面霜层生长的相互影响规律,以液氮为介质进行了低温液体在空温式翅片管气化器内的气化试验。通过热电偶和刻度带分别对翅片管上不同位置的温度和霜层厚度进行了测量,并分析了翅片管表面霜层的生长规律及翅片管内低温液体的流动特性。结果表明:气化器表面结霜过程受冷表面温度影响较大,冷表面温度越低,结霜速率越大,霜层越厚。结霜工况下的气化器工作状态分预冷和稳态两种工作状态。预冷工作状态低温液体进入气化器后迅速气化,其过程包含气液两相和单气相两个换热段。稳态工作状态低温液体在气化器内气化经历单液相、气液两相、单气相三个换热段,单液相段翅片管表面结霜最为严重,单气相段翅片管表面无霜晶形成。因此认为,可通过分状态分段设计空温式翅片管气化器从而减弱结霜对翅片管传热的影响,提高气化器换热效率。     

低温罩表面结霜过程数值模拟

对低温罩表面结霜过程进行了数值模拟研究。通过能量和质量平衡方程建立了低温罩结霜的物理模型,考虑了霜层厚度增加的传质和传热过程。据此分析了来流空气的温度、相对湿度、速度及冷壁面温度对霜层表面温度和霜层厚度的影响。计算结果表明,来流空气的温度及冷壁面温度对结霜的影响较大,而来流空气的速度和相对湿度对结霜的影响则较小。最后指出了对低温罩在加注低温液体时采取隔热防霜措施的必要性。     

翅片管式换热器表面结霜特性的数值分析和实验研究

换热器表面结霜会增加传热热阻和流动阻力，为合理确定融霜周期，必须对其结霜特性作深入的了解。文中采用了数值求解方法预测了平翅翅片管式换热器的结霜量和霜层密度的变化过程。翅片管结霜是一个瞬变问题，为了计算方便，将其简化为准稳态过程，即在时间步长内，认为该过程是稳定的，然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素，模型的计算结果与翅片管式换热器结霜的实际工况相符。     

格子-Boltzmann方法模拟霜结晶生长

为了研究冷壁面上霜结晶的生长过程以及各参数的变化规律,利用格子-Boltzmann方法(LBM)方法,建立一个二维介观模型,实验验证了模型的可靠性,分析了霜层温度变化和密度增长规律,并直观模拟出霜结晶凝聚变化过程.结果表明:霜层表面温度在早期阶段迅速增加,但增加率随着结霜时间增加而减小;霜层内部温度随霜层厚度的增加呈线性增长;霜层平均密度随结霜时间增加呈现出先慢后快的规律;随着结霜过程的进行,由于越往上,霜晶体积分数越小,导致霜层内部密度随霜层厚度的上升而减小.     

结霜工况下低温氢气空浴回温器传热性能分析

为一套用于低温氢气回温的空浴式换热器建立了传热模型,着重考察结霜工况对传热性能的影响。针对等霜层厚度和线性变化霜层厚度等两种模型,计算和分析了不同风速对回温器的温度分布的影响以及满足复温需求的最小换热管长度。鉴于实际结霜工况应该介于两种理想霜层模型之间,为满足该低温氢气回温器换热要求,最低管外空气强制对流风速也应介于两种理想模型所要求的最低风速之间,即1.3—2.1 m/s之间。     

翅片管式换热器表面结霜特性的数值分析和实验研究

换热器表面结霜会增加传热热阻和流动阻力，为了合理确定融霜周期，必须对其结霜特性做深入地了解。本文采用了数值求解方法预测了翅片管式换热器的结霜量和霜层密度的变化过程。翅片管结霜是一个瞬变问题，为了计算方便，将其简化为准稳态过程，即在时间步长内，认为该过程是稳定的，然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素，计算结果与翅片管式换热器结霜的实际工况相符。     

结霜工况下热泵空调器性能的数值模拟

本文对热泵空调器在结霜工况下的运行性能进行了理论模拟,建立了热泵空调器制冷系统稳态分布参数模型和结霜过程的动态分布参数模型.在系统模型建立中把结霜过程视为准稳态过程.计算结果表明在霜刚开始形成时,有助于增大管壁和空气之间的换热系数,当霜层达到一定厚度时热泵的制热能力,性能系数等讯速下降.经与其他已发表的文献比较计算结果合理.     

冻干机冷阱传热性能实验研究

对影响冻干机冷阱传热性能的两个因素(冷阱盘管壁面温度和结霜厚度)进行了实验研究。实验研究表明冷阱壁面温度越低则冷阱捕集效率越高；随着霜层厚度的不断增加，传热性能将不断下降。对影响冷阱传热的另一个因素-真空度，进行了理论分析，认为随着冷阱真空度的提高，换热强度不断降低，直至可以不考虑换热。     

基于液化天然气低温冷藏车的相变蓄冷实验

针对以水为相变工质通过铜质圆管壁与低温氮气换热发生固液相变问题,通过测温和可视化测量手段模拟研究固液相变贮存LNG冷量过程,获得管内低温气体、管外液相区温度分布及冰层图相,分析了管内换热和液相区自然对流综合影响下的冰层变化和分布特性,结果表明:该换热问题具有典型的变壁温变热流密度的热边界条件;冰层厚度在有限时间内近似线性增长,且沿管长锥状分布、冰层锥度随时问呈对数增长趋势;由于液相区水的密度反转效应使自然对流主流向发生改变,导致上下壁面冰层厚度发生反转.     

星型翅片管换热器结霜过程的数值模拟

采用数值模拟的方法对星型翅片管换热器的结霜过程进行了研究。得到了霜层厚度和霜层密度等物性参数的变化规律,分析了其空气侧结霜过程中的传热传质特性,研究了翅片高度和翅片个数两个参数对结霜过程的影响。结果表明,结霜现象会造成换热器换热性能的恶化,并且翅片个数越多、翅片高度越小,传热恶化更严重。     

换热器表面结霜特性的数值分析

本文中采用数值计算方法预测了翅片管式换热器表面结霜的特性。换热器表面结霜是一个瞬变问题，为了计算方便，将其简化为准稳态过程，即在时间步长内，认为该过程是稳定的，然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素，计算结果具有一定的实际意义。     

低温结霜模型及影响因素的分析

分析结霜因素,有助于加强理解霜的形成及防止方法.在假设条件的基础上,通过考虑能量和质量的平衡建立结霜的物理模型,分析了进口空气的温度、相对湿度、速度及冷面温度对结霜的影响,包括结霜量及霜层厚度.计算结果表明来流空气的温度与及冷表面温度对结霜影响较大,而来流空气的速度影响较小.     

水平阵列方微柱表面自然对流的结霜特性研究

本文制作了微机械加工的阵列方微柱金属表面,实验研究了其在环境温度Tatm=24℃,相对湿度RH=17%,不同冷表面温度(Tw=-5.2、-10.1、-15.2℃)及不同试件尺寸时,自然对流条件下的结霜特性,分析了表面温度和持续时间对霜层厚度和霜重量的影响,提出了阵列方微柱表面的抗结霜机理,并通过仿真模拟进行了验证。结果表明:当冷表面温度为-10℃时,阵列方微柱表面的霜层质量比平表面降低了约32%;自然对流使微柱之间产生了空气涡旋,水蒸气会随着空气涡旋流动而无法在凹槽内停留,霜仅形成在微柱顶部,凹槽内不结霜,从而显著减少了有效结霜面积;当微柱间距L过大时,凹槽内会形成冷凝液滴并结霜。     

铝基波纹表面结霜特性实验研究

本文针对铝基波纹翅片换热器广泛应用及结霜问题,基于相变驱动力分析结霜机理,实验研究了在不同冷表面温度(-5～-15℃)、空气温度(11～17℃)、空气流速(1.5～2.5 m/s)等工况下,铝基裸铝波纹表面的结霜情况,观察了铝基波纹表面上霜层生长过程中的微观形貌,并采用田口实验法分析了环境因素对表面结霜情况的影响。结果表明：环境因素的改变会对铝基波纹表面结霜产生不同程度的影响,以波纹角度11.3°为例,结霜60 min时,与冷表面温度为-5℃相比,冷表面温度为-10℃和-15℃时结霜量分别增长12.20%和31.28%,霜层厚度分别增长19.95%和47.24%。田口实验法分析表明：相比湿空气温度和空气流速,冷表面温度和湿空气相对湿度对波纹表面结霜特性影响相对较大,对波纹表面结霜量的贡献率分别为37.3%和31.8%,对霜层厚度的贡献率分别为61.1%和22.6%。空气流速对结霜量的贡献率为22.6%,而对结霜层厚度的贡献率仅为4.2%,表明空气流速对霜层的致密化作用较大。     

小型冷库化霜新方法

冷库的制冷系统工作时,蒸发器表面温度通常在零度以下。因此,蒸发器要产生结霜情况,而霜层热阻较大,所以在结霜较厚时需进行必要的化霜处理。 冷库的蒸发器按其结构分为墙排管式和翅片式,墙排管式为自然对流换热,翅片式为     

空气源热泵结霜/除霜特性的数值模拟

为研究空气源热泵的结霜与除霜特性,建立了热泵系统结霜动态模型和显热除霜模型,求解模型获得了结霜与除霜过程中各系统参数变化规律。结果表明,初期霜层对系统性能影响较小;当结霜工况运行70 min时,系统性能系数(COP)、制热量和蒸发压力降幅分别为6.9%、10.9%和12.3%;随着霜层继续生长,系统性能衰减加剧;除霜工况下,管壁温度迅速升高,霜层预热后进入融霜阶段,从蒸发器入口微元到出口微元,融霜时间从7 s增加到52 s;进入融霜水蒸发阶段后,管壁温度增速减慢,沿制冷剂流动方向融霜水蒸发时间逐渐增加;当换热器散热与得热达到平衡时,管壁温度维持恒定。     

管内流动结霜几个重要参数的测定

利用液氮作冷媒，研究管内含湿空气流动结霜现象。深冷壁面的温度ｔｗ＝７７Ｋ，管内流速＝５－３０ｍ／ｓ。获得了霜层厚度ｘｓ，霜层ρｆ，霜层综合热导率ｋｆ及热阻ｒｆ，霜层表面温度ｔｓ以及流动阻力系数ｆ等参数的变化规律。     

冷壁面上结霜机理研究中的几个问题

水蒸汽在冷壁面上的结霜现象是制冷、低温领域普遍存在的现象。冷壁面上霜层形成机理的研究是优化换热设备的基础,并在航天技术发展中具有十分重要的作用。本对结霜机理的研究进行了简单的回顾,并就霜层物性、霜层生长规律、结霜过程传热传质和测量技术等方面的问题进行了分析和讨论。     

结霜过程的变密度分析

采用分子扩散模型对结霜过程进行数学描述。在支配方程推导及求解过程中，采用了霜层变密度分析并了据试验数据拟合的传质系数。计算结果表明，霜层厚度及霜层密度，与试验数吻合较好。     

低温翅片管换热器结霜试验研究

为了解翅片管换热器在低温工况下的传热性能以及结霜情况,进行了翅片管换热器的结霜试验.在翅片管换热器设置8个不同的观测点进行霜层厚度数据的采集,得到8条霜层厚度曲线.分析曲线后表明在不考虑环境风速的情况下,结霜量主要与空气相对湿度、流体在管内的形态等因素有关,同时发现翅片管换热器结霜的重点区域是换热器上部和入口处,并从理论上分析了结霜过程.