直通道PCHE内S-CO2与铅铋合金耦合换热特性数值分析

针对超临界二氧化碳(S-CO₂)与液态铅铋合金在印刷电路板换热器内耦合换热问题，本文建立了“1对2型”直通道印刷电路板换热器换热单元三维模型。采用数值模拟方法对S-CO₂与液态铅铋合金耦合换热特性进行了研究。结果表明：冷侧S-CO₂对流换热热阻远大于热侧液态铅铋合金热阻，即印刷电路板换热器整体换热更受制于S-CO₂的影响，且S-CO₂侧的换热强度决定了整体换热的下限。改变S-CO₂侧入口质量流速比改变液态铅铋合金侧入口质量流速对印刷电路板换热器换热器单元功率影响程度更大。S-CO₂侧入口质量流速每增加1 kg/s,换热功率增加335.77 kW。本文研究结果可为后续液态铅铋合金与S-CO₂耦合换热研究和印刷电路板换热器设计提供参考。     

超临界二氧化碳细管内流动与换热特性分析研究

对超临界压力下二氧化碳在水平管内的对流换热进行了模拟研究,分析了热流密度、壁面温度、质量流量以及压力等对二氧化碳对流换热的影响.结果表明:热流密度和壁面温度对换热系数的影响相对较小,质量流量和压力的影响较为显著,质量流量升高,传热系数有明显提高,压力越接近二氧化碳的临界压力,传热系数在临界点附近的变化越明显,峰值越高.     

超临界CO2印刷电路板换热器热工水力特性研究

对于超临界CO₂布雷顿循环中的印刷电路板换热器,其复杂结构与工作介质的特殊物理性质将导致集总参数方法出现较大的计算误差。为提升印刷电路板换热器的换热参数的计算精度,本文基于Modelica语言,采取分节点建模方法,开发了印刷电路板换热器的热工水力特性计算程序,对其稳态运行时的换热参数进行了分析。结果表明：印刷电路板换热器的通道内超临界CO₂的对流换热系数沿流动方向发生显著变化。与设计值相比,分节点计算程序的最大相对误差小于3%,计算精度相比于集总参数方法显著提升,因此有必要采取分节点计算方法以提高计算精度。研究结果可为超临界CO₂布雷顿循环系统中印刷电路板换热器的设计和仿真提供参考。     

打印电路板式换热器流动与传热数值模拟研究

印刷板式换热器是一种新型高效紧凑式微型通道热交换器,具有紧凑、耐高温、高压的优点,在太阳能、液化天然气和核能等清洁能源领域受到广泛地关注与重视。针对印刷板式换热器应用于LNG行业的汽化器,采用超临界氮气作为工作流体。利用数值模拟和理论分析的方法研究PCHE不同流道弯曲角度、不同直径下进口截面温度变化对内部流动与传热效率的影响。结果表明,弯曲角度增大时,所对应的对流换热系数的数值也随着增大,压降也随之升高;流道直径的加大不仅使对流换热系数增强,压降也随之减小,有较好的传热效果。     

竖直细管中超临界二氧化碳传热数值研究

采用Realizable k-ε湍流模型对冷却条件下超临界二氧化碳竖直向上流过内径为0.4 mm的细圆管的对流换热进行了数值研究,分析了二氧化碳进口温度、质量流量、压力以及冷却水量等对二氧化碳对流换热的影响.研究表明,二氧化碳进口温度和冷却水量对于其换热过程的影响比较小;二氧化碳质量流量和压力的影响较为显著,质量流量越高,传热系数提高就越明显;压力越接近二氧化碳的临界压力,传热系数在临界点附近的变化越剧烈,峰值越大.     

高温粉体与水冷壁面传热的实验研究

针对粉体换热器传热系数低的现象,探索采用改变主导热阻的方法提高粉体换热器传热系数.文章设计了圆弧通道和直板通道研究粉体与水冷壁面之间的对流换热,用水冷滚筒研究滚筒冷渣机内高温粉体与滚筒之间的换热能力.研究结果表明：粉体与水冷金属壁面之间的对流换热系数远大于同等条件下的接触导热为主导热阻的换热系数;滚筒颗粒床中存在难以冷却的高温核心区;高温核心区的存在,致使换热器设计使用的对数平均温差概念失去物理基础,不能反映粉体换热器的工作过程;决定滚筒冷渣机换热能力的是靠近水冷壁面的灰渣温度与水冷壁面温度的温度差.     

圆形微通的对流换热特性研究

针对圆形微通道内流体的强迫对流问题,利用分离变量法求解了考虑轴向热传导、速度滑移和温度跳跃、粘度耗散和入口效应等因素的圆形微通道的控制方程,给出了流体温度场和努塞尔数的计算表达式。对圆形微通道换热特性进行了数值仿真,结果表明,受尺寸效应的影响,管径越小,平均对流换热系数越大。微通道的换热能力比宏观经典通道强,表明在相同面积上做多个微通道比一个宏观大通道的换热效果好。     

人字形双流道板式换热器的性能优化分析

为研究波高对冷热双流道板式换热器的影响,对不同紊流状态下正弦人字形换热器进行了三维建模,利用 ANSYS Fluent 软件对冷热流道内换热器的换热和流动特性进行了数值模拟分析,得到了不同湍流强度下换热器内部温度、速度、压力场的分布特性,并分析了典型波纹倾角、波距情况下,不同波高对换热器平均壁面努塞尔系数（Nu）及摩擦因子的影响。结果表明：①雷诺数增加使得换热器内部热交换性能提升,换热死区面积减小,压力增大;②入口流速的增加使得 Nu 随之增大,但也使沿程阻力增加,入口流速 0.4 ~ 0.8 m/s时换热器换热性能良好;③ Nu 随波高呈线性增加趋势,考虑到沉淀结垢及摩擦因子随波高变化,建议波高4 ~ 5 mm 为宜。     

细小圆管内相变微胶囊悬浮液的换热特性

相变微胶囊悬浮液是集储热与强化传热功能于一体的新型工质。分别选取浓度为0.5%,0.75%,1.0%,2.0%和3.0%的相变微胶囊悬浮液,在长为650 mm、内径为2.5 mm、外径为3 mm的不锈钢圆管中进行了换热实验。结果表明：在放热过程中,壁面无量纲温度随浓度的增加而逐渐增加,局部努塞尔数随浓度的增加而逐渐减小;随着沿程的不断增大,壁面无量纲温度出现先增大后减小的趋势,局部努塞尔数呈逐渐降低的趋势。     

壁面加热热流密度对微柱群内部换热特性的影响

采用实验与数值模拟相结合的方法研究去离子水在不同加热热流密度下流过叉排排列微柱群内部时工质热物性对对流换热的影响规律.实验中采用电加热棒对一体化微柱群散热元件进行加热,测得不同加热功率下微柱群内部努塞尔数(Nu);同时建立考虑粗糙度影响的三维数学模型模拟了该实验段在不同热流密度下的温度场与换热特性,并与实验结果进行了对比.研究发现:工质热物性随着温度变化对微柱群换热特性有着较为明显的影响,且数值模拟结果略高于实验值;对流换热系数均随加热热流密度增加而略有增大,且低雷诺数(Re)下该现象更为明显;定义了不同的影响因子来对各热物性参数的影响进行定量分析,发现动力黏度对微柱群内换热特性影响最大,影响因子接近10%.     

热管式换热器的热力学分析

目前对热管式换热器的研究大都是基于能量守恒定律,从传热学角度研究其传热性能,从热力学能量利用角度进行的研究相当少。本文以热力学第二定律为基础,用(火用)参数对气—气、气—水组合型热管式换热器进行了(火用)优化分析。提出了冷、热流体参数的优化选择方案,并且从热力学观点研究了这种类型换热器的工作效率。此外,本文也为换热器的(火用)分析提供了一个可行的研究方法。     

热管余热锅炉在回收工业余热中的优势探讨

介绍了热管及热管余热锅炉的原理及特性,并针对一些重要参数进行了烟气焓值和热平衡 问题分析计算,热管余热锅炉比普通余热锅炉提高效率５０％。压降减小５０％,在实现同样热能效果 的前题下,前者的重量和占地空间均为后者的一半．     

热管换热器用于木纤维干燥余热回收的可行性分析

采用热管换热器回收木纤维干燥排气余热为实例,分析计算了回收纤维干燥排废气余热的经济效益。当排气温度为90℃,相对湿度为50%,流量为20 000 m3/h的废气流过热管换热器后,它可使纤维干燥的排气热损失每h减少541.53 kW,实际节能率10.32%。排气余热回收设备总投资预计约204万元,每年可节省标准煤1 152 t,减少煤耗费约92万元,扣除设备折旧费,维修费及运行费用等,投资回收期约3年,从而在理论上论证了采用此节能方案的可行性。     

双U型埋管地热换热器的传热模型

合理地分析地热换热器中的传热过程是保证地源热泵空调系统经济可靠地运行和降低其初投资的要求,因而确定钻孔内热阻对于设计地源热泵空调系统中的地热换热器具有重要的意义.本文采用准三维模型对于对称布置的双U型埋管地热换热器钻孔内的传热情况进行了分析研究.在考虑各支管间的"热短路"的条件下,导出了循环流体在各个支管内沿钻孔深度方向上温度变化的解析表达式,进而确定了双U型埋管地热换热器钻孔内的热阻.这一理论模型为进一步定量分析影响双U型埋管地热换热器传热性能的诸多因素奠定了基础.     

热管换热器传热计算方法研究

综合介绍了工业余热回收用气 气热管式换热器的传热计算方法 ,通过实例分析了“离散型”计算方法误差产生的主要原因 ,并给出了该方法的改进方案     

双U型埋管地热换热器的传热模型

合理地分析地热换热器中的传热过程是保证地源热泵空调系统经济可靠地运行和降低其初投资的要求 ,因而确定钻孔内热阻对于设计地源热泵空调系统中的地热换热器具有重要的意义。本文采用准三维模型对于对称布置的双U型埋管地热换热器钻孔内的传热情况进行了分析研究。在考虑各支管间的“热短路”的条件下 ,导出了循环流体在各个支管内沿钻孔深度方向上温度变化的解析表达式 ,进而确定了双U型埋管地热换热器钻孔内的热阻。这一理论模型为进一步定量分析影响双U型埋管地热换热器传热性能的诸多因素奠定了基础     

SGCHPS土壤热平衡及系统热量利用

为解决严寒地区建筑物热负荷远大于冷负荷而导致的太阳能-土壤源热泵系统(SGCHPS)供热性能逐年下降、以至于无法使用的问题,提出依靠太阳能季节性土壤蓄热来维持土壤热平衡、提高系统效率的方法.以严寒地区太阳能-土壤源热泵供热供冷示范工程为平台,进行了为期3 a的蓄热、供热、供冷长期实验.实验结果表明:在保证供热供冷效果的基础上,土壤温度呈现日周期和年周期变化,土壤保持了以年为周期的热平衡;太阳能在冬季供热量中占85%;在供冷季同时进行蓄热和供冷的2组土壤换热器(GHE)可根据换热功率分配其比例.土壤蓄热解决了严寒地区建筑物冷热负荷不平衡的问题,使系统能长期高效运行,并实现了全年太阳能的利用,节约了大量的常规能源.     

室内热源辐射热的分配比例

热源辐射热在房间围护结构各内表面的分配比例对空调负荷的精确求解有着不可忽视的作用。本文分析了影响此分配比例的因素，并通过计算不同情况下室内热源辐射热在各个内表面上的分配比例，总结归纳出一些规律性结果。     

热管中冷器的传热与阻力特性

为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流量下的散热量和压力降,比较并分析测试结果.结果表明,热管中冷器具有良好的散热性能,在一定范围内可以满足高增压内燃机的散热要求.将实验结果与理论模型计算值进行比较,结果表明,实验值与理论计算值变化趋势吻合较好．     

直膨式地源热泵单U埋地换热器传热数值模拟

针对直接膨胀式地源热泵单U埋地换热器的传热特性,建立换热器及周围土壤温度场的数学物理模型.模拟计算分析制冷剂进口温度、钻孔几何尺寸与回填材料等因素对单U埋地换热器周围土壤温度的影响.研究结果为合理设计直接膨胀式地源热泵提供了理论参考.