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。     

大直径圆孔翅片管结霜过程动态特性的实验研究

在入口空气温度28℃,恒温恒湿条件下,以三对称大直径圆孔翅片为研究对象,在循环式风洞中对其结霜工况下的动态性能进行了实验研究,考察了入口空气相对湿度和空气流速对换热器性能的影响,给出了换热器换热量、翅片表面传热系数和空气侧压降在结霜过程中的动态变化规律,研究结果表明:入口空气温度28℃时结霜工况下,翅片表面未覆盖满霜层时,在雷诺数Re=3602～5509,进口相对湿度φ=60％～80％范围内,不同的环境参数对结霜影响的差别较大.实验结果表明,空气相对湿度对SK型翅片的传热与流阻性能的影响大于空气流速的影响.实验结果可为优化环境参数,使制冷系统达到节能匹配提供参考.     

热泵蒸发器结霜过程的理论研究

建立了热泵蒸发器结霜过程的数学模型，编制了相应的仿真程序。研究了入口空气相对湿度、温度以及翅片间距等参数对蒸发器结霜量和空气例压降的变化规律。计算结果和实验测试的结果吻合较好，研究结论对翅片管式蒸发器设计具有重要意义。     

不同环境参数对SK型翅片管式换热器结霜换热性能的影响

以SK型翅片管式换热器为研究对象,在循环式风洞中对其结霜工况下的性能进行试验研究,研究了入口空气流速和相对湿度等环境参数对SK型翅片管式换热器性能的影响。研究结果表明：结霜工况下,翅片表面未覆盖满霜层时,在雷诺数Re=3602～5509,进口相对湿度？=60%～80%范围内,空气侧对流换热系数随迎面风速的增大而增大,随相对湿度的增加而增加;换热器表面阻力降随着流速的增加而增大,随着相对湿度的增大而增大。实验结果表明,空气相对湿度对SK型翅片管式换热器性能的影响远大于空气流速的影响。     

疏水表面改性在换热器抑霜上的仿真实验对比

通过数值计算的方法,利用MATLAB进行编程对空气源热泵翅片管换热器裸铝翅片和疏水表面改性翅片进行结霜模拟.建立了准稳态下的翅片管换热器上的传热、传质过程的模型和数学描述,同时从成核密度的角度将表面特性对结霜的影响考虑到模型中.在给出边界条件和初始条件以及表面特性对结霜量的修正后,利用MATLAB编程求解方程组,迭代计...     

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.     

两级压缩空气源热泵结霜性能试验研究

虽然空气源热泵得到了广泛的应用,但是空气源热泵机组在冬季低温环境下运行,其蒸发器表面结霜,会严重影响效率。本文研究了两级压缩空气源热泵在低温工况下一些参数变化对风冷热泵结霜的影响,以及结霜条件下热泵机组性能参数的变化。研究表明:在0℃以下,结霜量以及结霜速度随着温度的升高而增多和加快,在进风温度在0℃左右的时候结霜最严重。温度在3℃的时候,结霜却不如前者严重。而当温度达到-7℃以下时,结霜不是很明显,特别是在相对湿度为90%,温度为-12℃时几乎不结霜。当蒸发器壁面的温度与空气的露点温度比较接近,而且空气含湿量大时,结霜速度最快。在保持进风温度一定,相对湿度越大,换热器风侧表面结霜量也就越多。相对湿度变化对结霜量的影响比温度要大,因此环境相对湿度是影响空气源热泵机组结霜、除霜特性的主要因素。同时,机组在结霜条件下运行时,机组的制热量和COP降低,综合性能下降。这一研究对翅片管式蒸发器除霜具有指导意义。     

结霜翅片管换热器热质传递分析

低温工况下翅片管换热器的结霜是一个复杂的热质传递过程.从能量的角度出发,由换热器的对数平均温差(LMTD)引出对数平均焓差(LMED),改进了传统的基于对数平均温差(LMTD)的结霜翅片管换热器传热、传质模型,并通过实验研究了影响翅片管换热器结霜及能量传递系数(E0)的主要因素.结果表明,能量传递系数(E0)更准确地反映了结霜工况下换热器的热质交换情况,可以作为系统在霜运行及实时化霜的重要性能参数.     

空气源热泵结霜问题的研究现状及进展（Ⅰ）

针对空气源热泵结霜问题,介绍近十几年来简单几何表面霜层的基本特性及其生长的数学模型、翅片管换热器表面结霜规律的实验研究及数值预测研究的现状,并对其发展趋势进行总结。     

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。     

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。     

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。     

圆孔和半圆孔交叉翅片管的传热与流阻性能研究

本文提出一类可用于结霜和灰尘较多场合的新型翅片——圆孔和半圆孔交叉翅片。为了考察这类翅片的性能特征,对9种不同几何参数的单排肋管式换热器样件在吸风式直流热风洞内进行了实验。这些几何参数包括圆孔、半圆孔的直径和位置。通过多元线性回归法将实验数据整理为以雷诺数和换热器几何参数为自变量的j和f关联式。结果表明开孔参数对换热性能有明显影响,而对阻力影响不显著。与平片相比,样片3的平均当量换热系数提高18.3％,节约金属耗材12％。     

Experimental study and modelling of heat transfer during condensation of pure fluid and binary mixture on a bundle of horizontal finned tubes

An experimental investigation was conducted to measure the local heat transfer coefficient for each row in a trapezoidal finned horizontal tube bundle during condensation of both pure fluid (HFC 134a) and several compositions of the non-azeotropic binary mixture HFC 23/HFC 134a. The test section is a 13×3 (rows × columns) tube bundle and the heat transfer coefficient is measured using the modified Wilson plot method. The inlet vapour temperature is fixed at 40 °C and the water flow rate in each active row ranges from 170 to 600 l/h. The test series cover five different finned tubes all commercially available, K11 (11 fins/inch), K19 (19 fins/inch), K26 (26 fins/inch), K32 (32 fins/inch), K40 (40 fins/inch) and their performances were compared. The experimental results were checked against available models predicting the heat transfer coefficient during condensation of pure fluids on banks of finned tubes. Modelling of heat exchange during condensation of binary mixtures on bundles of finned tubes based on the curve condensation model is presented.     

Heat exchangers for he II cooling loops with self-sustained fountain effect pumps

A cooling cycle with He II convection driven by self-sustained fountain effect pumps is being investigated. Special attention is drawn to the problem of heat transfer at both ends of the superfilter of this loop. The heat exchanger requirements are derived from theoretical considerations on the degradation of the cooling characteristic effected by non-perfect heat exchangers. A shell and tube type heat exchanger, optimized for the warm end of the filter has been operated in this loop with a thermal load of up to 9 W, with 2.8 g s⁻¹ maximum helium flow rate and with inlet temperatures between 1.8 and 3.4 K. Its performance is well described by computations. A different heat exchanger design with finned Cu walls is suggested for the cold end of the pump. Some considerations on its optimization are given.     

微通道换热器结霜特性及换热性能实验研究

结霜是制约微通道换热器在制冷及空调系统应用的主要因素之一。针对微通道换热器结霜问题,本文基于相变驱动力分析了结霜机理,观察了不同环境因素下冷表面霜层生长形貌,并实验研究了湿空气温度、含湿量、气流速度及冷却液温度对微通道换热器结霜特性及换热性能的影响。结果表明:湿空气含湿量及气流速度是影响微通道换热器结霜的主要因素,结霜时间为15 min,含湿量为5.75 g/(kg干空气)工况下,换热器表面结霜量比含湿量为3.58 g/(kg干空气)时提高了63.87%;气流速度为2.5 m/s工况下,换热器表面结霜量比气流速度为1 m/s时增加了55.4%。随着结霜时间的增长,湿空气温度、冷却液温度越低,含湿量、气流速度越大,换热量下降趋势越明显。