CO_2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。     

集流管结构对微通道蒸发器流量分配均匀性影响

微通道蒸发器内制冷剂流量分配均匀性对换热器性能有着较大影响。本文在理想工况运行情况前提下,以水为流动工质,数值模拟了微通道蒸发器内流量分配特性,探讨了4种集流管形式(A型、B型、C型、D型)、不同入口速度(0.08 m/s~0.42 m/s)对换热器各扁管流量分配的影响。研究结果表明,集流管入口流速对换热器内各扁管流量分配具有较大影响,当速度从0.08 m/s增大到0.42 m/s时,换热器内流量分布从两侧高,中间低的分布转变为入口侧低,出口侧高的分布特性,且流量分配不均匀度随流速增加而显著增大;通过改变集流管结构能够在一定程度上改善流量分配特性。各扁管进口静压力分布与各扁管内流量分配具有相关性,可通过改进集流管结构保证静压力分布一致,使各扁管流量分配均匀,从而获得较好的换热性能。     

小型CO_2制冷系统用气冷器的仿真研究

用有限单元法建立了气冷器稳态分布参数模型,并通过实验对模型的准确性进行了验证。运用该模型对小型CO_2制冷系统用气冷器的传热性能、系统内的假临界现象及平均密度进行了研究,结果表明:在质量流量相同时,进口温度的变化对气冷器换热的影响很小,对气冷器管内假临界状态的出现位置影响很小;在气冷器进口温度相同时,质量流量越大,假(准)临界点出现的位置越向后移,当质量流量足够大时,气冷器内可能不会有假临界现象发生;气冷器进、出口处CO_2的算术平均密度值与气冷器内真实平均密度值相近,而对数平均密度和平方平均密度与气冷器内CO_2的真实平均密度值相差较大。     

空调柜机多翼离心风机集流器的优化研究

通过数值模拟对空调柜机风道的三维流场进行计算,并对三种多翼离心风机的集流器结构进行对比研究。数值模拟结果显示:相比于原机型自带的收敛型集流器,轴向高度矮于原机型的收敛型集流器和进口倾斜角度相比原机型减小的新型线收敛型集流器都可以提高叶轮对气流的利用率,蜗壳出口侧的集流器背部的漩涡减小,风量分别增加6.8%和4.2%。通过实验对数值模拟结果进行了验证,实验结果显示两种方案对整机循环风量都有所提高,风量分别增加4.7%和3%,噪音值不变。     

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。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

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。     

翅片管式CO2气体冷却器模拟与优化

为了研究CO2在翅片管式气体冷却器内的流动特性,建立了稳态分布参数模型,并进行了实验验证。结果表明:CO2侧换热系数受入口压力和质量流量的影响较大,但入口温度对其影响很小。换热量随着入口压力的变化有一个最大值;且随着流量的增大,最大换热量所对应的入口压力值逐渐增大。压降和换热量均随入口温度的增加而线性增加。适当增加管程数,采用较小管径的气冷器性能更高。     

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。     

以毛细管为节流装置的CO_2小型热泵热水器实验研究

介绍以毛细管为节流装置跨临界CO2热泵热水试验系统。实验研究了不同气冷器进水温度下系统的COP及其变化、气冷器沿管长水温温升梯度变化。分析了不同环境温度下制冷剂充注量对系统高压侧压力的影响。可以得出:以毛细管做节流装置也可以得到较高的COP;气冷器水温在高温CO2进口段温升幅度最大;系统对环境温度的变化很敏感,环境温度较低时要想得到合适的高压侧压力,制冷剂的充注量要比环境温度高时多。     

测井用电动挤压式橡胶集流器集流性能分析

针对常规测井用集流器存在的漏失、易刮破等问题,提出一种以橡胶弹性件为核心的电动挤压式橡胶集流器整体方案。该方案利用有限元法和Mooney-Rivlin超弹性本构模型,对所提橡胶弹性件进行仿真,研究了其形状、几何尺寸以及材料属性等对集流性能的影响规律。研制了电动挤压式橡胶集流器,在模拟井实验平台上测试其集流性能。实验结果表明,橡胶弹性件形状、硬度、与套管之间的摩擦系数、内凹程度均对其受力形变性能有显著的影响;采用硬度58HA、尺寸80mm×12mm、内凹量4mm、圆弧内凹型弹性件的橡胶集流器,其集流性能优于常规伞式集流器。     

双流程微通道蒸发器流量分配计算方法探究

搭建微通道蒸发器性能测试实验台,对双流程微通道蒸发器第一流程扁管中的R134a流量分布表征方法开展研究。使用红外摄像仪获取蒸发器表面温度分布数据,结合空气侧与制冷剂侧热力学平衡计算,分析得到双流程微通道蒸发器第一流程扁管内的流量分布,并与蒸发器过冷段分布规律进行比较,结果表明:蒸发器流量分布规律与过冷段长度分布规律基本吻合,且扁管的计算总流量与实际测量的总流量误差在15.9%以内,说明该流量分配表征计算方法可靠准确。     

多联引射器双温制冷系统的模拟研究

建立了多联引射器跨临界CO2双温制冷系统集总参数模型,并采用Matlab调用Refprop软件进行编程。对不同工况条件下的系统性能进行了模拟研究,分析了气冷器出口参数对系统性能的影响。模拟结果表明:在相同工况下,受气冷器出口温度的影响,系统制冷量及COP呈先增加后逐渐减少趋势,且气冷器出口压力越高,系统制冷量及COP峰值所对应的气冷器出口温度也越高;在相同工况下,受气冷器出口压力的影响,系统制冷量呈逐渐增加趋势,且在较高气冷器出口温度下,系统COP随气冷器出口压力的升高呈先升高后降低趋势,系统存在最佳气冷器出口压力,此时COP取得最大值。     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

叶脉型微通道热沉设计及散热特性分析

为改善相控阵天线多热源阵面温度的均匀性,基于植物叶脉优良的传质特性,提出一种用于相控阵多热源阵面的叶脉型微通道热沉。首先,对叶脉型微通道热沉的流动特性和散热特性进行仿真分析,得到热沉的热源温度分布。然后,以热源温度标准差最小化为目标,进一步优化叶脉型微通道结构,得到了非对称叶脉型微通道拓扑结构。最后,采用金属3D打印加工了铝基微通道热沉样件并进行散热性能测试。数值仿真结果表明,相比于传统平行微通道热沉,叶脉型微通道热沉不仅强化了传热,而且使得热源温度更均匀,压力损失更小;实验结果验证了叶脉型微通道热沉优良的散热性能。研究结论可为相控阵多热源阵面的热沉设计提供依据。     

组合总压管中取孔方式对流量测量结果的影响

针对组合总压管在直径1 m以上大型管道流量测量中的应用,对组合总压管采取不同取孔方法(等环面法、切比雪夫法),及布置不同总压孔数量(2对、3对和4对)的模型,进行数值模拟计算。计算结果表明：组合总压管采用切比雪夫法,单根布置4对孔的所测结果相对误差较小,测量效果最好。根据最佳取孔方式制作组合总压管,进行流量测量试验,并与采用毕托静压管横动法试验的测量结果进行比较。试验结果表明：2种流量测量方法所测结果偏差在±0.5%以内。     

跨临界CO2热泵热水器系统的试验研究

介绍带回热器的跨临界CO2热泵热水试验系统。通过改变气冷器水流量对跨临界CO2水-水热泵多种工况的循环性能进行试验研究,获得一系列试验数据。试验结果表明:跨临界CO2热泵循环可获得比常规工质要高的出水温度;增加气冷器水流量可有效提高系统的制热系数。     

HTR-PM蒸汽发生器入口结构对流量分配影响的数值研究

针对高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)蒸汽发生器实验模型的一回路流量分配进行了数值模拟研究.用Gambit前处理软件建立了数值计算模型并进行网格化处理,通过Fluent流体力学计算软件对没有遮流板和添加不同角度遮流板情况下换热组件出口流量分配均匀性进行模拟分析,结果表明垂直角度的遮流板能够最优地改善流量分配均匀性...     

凹陷阵列印刷电路板式换热器里超临界甲烷换热和流动特性模拟研究

为了强化液化甲烷在印刷电路板式微通道换热器中的换热能力,提出了一种凹陷阵列的微小通道换热器整体性能提高的被动式强化技术并进行了数值模拟验证。研究了流体温度范围125—265 K范围内的超临界甲烷在凹陷阵列结构微通道内的换热和流动特性,考察了凹陷阵列微通道和光滑微通道下,流体温度、质量流量、雷诺数和进口压力对传热系数、努塞尔数、摩擦因子和综合效益系数(PEC)的影响。此外,通过凹陷结构的局部流动特性分析强化换热机理,数值模拟结果表明相较于光滑微通道,凹陷阵列微通道的换热特性得到大大强化,且随雷诺数(由质量流量或者流体温度改变)的增大而增强,而摩擦因子只是有较弱的劣化。     

LNG加气机检定装置流量计性能分析

为了找出影响液化天然气(LNG)加气机检定装置的主标准器——质量流量计的测量准确度的主要因素,为进一步提高检定装置的计量性能提供理论依据,通过CFD软件对流量计测量管内流场进行数值模拟.通过数值模拟计算,得出不同工况条件下流量计内部流场的分布情况,通过分析流量计的工作压力、质量流量和温度等参数对流量计准确度的影响,提出提高流量计的计量性能的办法.