CuO纳米颗粒在CuO—R113纳米制冷剂沸腾过程中迁移量的预测方法

评估纳米制冷剂CuO—R113的沸腾换热效果需要定量预测CuO纳米颗粒在CuO—R113纳米制冷剂沸腾过程中的迁移量。本文首先理论分析了CuO纳米颗粒的迁移过程,结果表明：CuO—R113纳米制冷剂沸腾过程中,单个CuO纳米颗粒克服液态制冷剂的表面张力进入气相是不可能的,CuO纳米颗粒发生迁移的原因是气泡与CuO纳米颗粒的粘附作用。基于此建立了预测CuO纳米颗粒迁移量的计算模型,模型计算值与实验值吻合良好。     

含油R32管内流动沸腾换热特性测试及关联式开发

R32作为低温室效应制冷剂得到广泛应用,空调器中循环的介质是制冷剂与润滑油的混合物,掌握R32-润滑油混合物的流动沸腾特性是R32空调器优化设计的关键。本文的目的是参照空调器实际运行工况,测试R32-润滑油混合物的管内流动沸腾换热特性,开发传热系数关联式。新搭建了具有防爆功能的R32-润滑油混合物管内换热性能测试台,采用换热管为7 mm铜管,测试的质流密度200~400 kg/(m²·s)、干度0.2~0.7、油浓度0~5%。实验结果表明,R32-润滑油混合物管内流动沸腾传热系数随质流密度的增大而增大;在中低干度下传热系数随油浓度的增大而增大,在高干度下随油浓度增大先增大后减小并于3%油浓度处取得最大值。基于混合物物性与流型开发了传热系数关联式,预测值与85%的实验数据的误差在±20%内。     

R410A制冷剂在润滑油中的动态析出特性的研究

制冷系统中的有效充注量的计算依赖于制冷剂在润滑油中的动态析出特性。本文的目的是通过实验研究制冷剂在润滑油中析出时质量分数随时间变化的特性,并建立预测制冷剂质量分数动态变化的数学模型。实验方面,采用了外压骤降时制冷剂会析出的原理,搭建了动态溶析实验台,通过测量溶液折射率得到了R410A制冷剂在POE68润滑油中析出时质量分数的实时变化。实验结果表明,随着压力的骤降,制冷剂几乎同步析出,质量分数呈现急速下降、缓慢下降并最后稳定的动态变化趋势;随着压降幅度的增大,制冷剂最大析出速率增大,质量分数每秒最大下降16.4%,制冷剂质量分数稳定的时间变短,最短仅有4 s。建模方面,基于一维质量扩散原理,开发了能够预测制冷剂质量分数随时间变化的析出模型。模型结果表明,质量分数预测值与实验数据的平均绝对误差小于5%,平均相对误差小于25%。     

含油制冷剂在泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性

实验研究了填充泡沫金属的圆管内制冷剂与润滑油混合物流动沸腾换热特性。实验对象为两根分别填充5PPI、90%孔隙率与10PPI、90%孔隙率泡沫铜的圆管,以及相同管径的光管。实验工况为蒸发压力995kPa,质流密度为10~30 kg/(m2.s),热流密度为3.1~9.3kW/m2,入口干度0.175~0.775,油浓度为0~5%。实验结果表明:纯制冷剂工况下,泡沫金属的存在强化流动沸腾换热,换热系数最多提高185%;含油工况下,泡沫金属强化换热的效果弱化;相同工况下,更小的孔径可以提高流动沸腾换热系数,相比5PPI泡沫金属的实验数据,10PPI的泡沫金属可以使换热系数最多提高0.6倍。基于流型建立了填充泡沫金属的圆管内制冷剂与润滑油流动沸腾换热系数的预测模型,预测模型与98%的实验数据误差在±30%以内。     

湿工况下翅片管换热器空气侧热质传递动态模拟

析湿在翅片管换热器用作蒸发器时经常发生,对换热器的性能有重要影响。本文提出了能动态描述翅片管换热器空气侧析湿过程的数值模型,该模型不仅包括析湿过程中的传热传质模型,而且包括描述冷凝水滴形状和流动的运动模型。数值模型的计算精度较好,传热无量纲参数j_h和实验数据的平均相对误差为6.93%,传质无量纲参数j_m和实验数据的平均相对误差为12.1%。结果表明:该模型能准确描述翅片管空气侧析湿过程。     

竖直平板间液桥形状的观测与预测模型开发

了解析湿工况下液桥对管翅式换热器性能的影响,需要对液桥形状进行实验研究并建立描述液桥形状的方法。通过搭建可视化实验台观察了液桥在竖直平板间的形状,并测量了液桥的接触线和接触角。实验研究了不同体积、不同平板间距、不同平板材料间形成的液桥,并通过实验数据开发了能够描述液桥形状的关联式,包括接触线伸长比和接触角分别与Bond数的关联式。还根据关联式建立了描述液桥形状的方法并将结果与实验数据进行对比,对比结果显示接触线的描述方法平均误差为3.4%,接触角的描述方法平均误差为7.9%。     

孔密度对泡沫金属内湿空气的换热与压降特性影响分析

通过实验研究,得到不同孔密度的泡沫金属内湿空气的换热和压降特性,并对泡沫金属换热器综合性能进行了分析。测试样件为泡沫铜,孔密度为5~40PPI(pores per inch),孔隙率为95%。研究结果表明,由于凝结水的存在,泡沫金属内的湿空气传热系数随着孔密度的增大先增大后减小,孔密度为15PPI时达到最大值;压降随着孔密度的增大而增大,且大于20 PPI时压降增大更明显。综合考虑传热系数与压降因素,泡沫金属孔密度为15PPI时综合性能最佳。     

冰箱用微通道冷凝器分相集总参数模型

采用微通道换热器作为冷凝器的冰箱得到快速发展,对于该类冰箱的动态特性仿真需要建立可以实现冰箱用微通道冷凝器性能快速与准确预测的模型。首先将微通道冷凝器单个流程内的所有扁管简化成一根单管,每个流程简化为一个单元,进而建立微通道冷凝器的分相集总参数模型,并基于能量收敛准则对模型进行迭代求解。开发的模型嵌入已有的冰箱动态仿真平台,模拟24 h的冰箱动态性能耗时小于3 min;计算实例显示,预测的冰箱整体能耗与实验结果误差小于9.5%。     

铝表面结霜的试验研究及CFD模拟

结霜是制约热泵在低温工况下运行的主要因素之一。针对蒸发器结霜问题,通过试验及数值模拟的方法研究了水平铝表面结霜特性。试验观察了铝表面霜层生长的形貌特征,对比了不同冷表面温度及来流空气特性对结霜的影响。结果表明:铝表面温度越低,霜层生长初在始阶段时间越长,风速大于1.5 m/s之后,风速的变化主要影响霜层生长成熟阶段,并通过计算流体力学(CFD)模拟分析了霜层密度及导热系数的变化,验证结果表明,该模型能够较好的预测铝表面结霜。     

FLNG用印刷板路换热器技术特点及发展趋势

印刷板路式换热器（PCHE）可兼顾紧凑高效和安全可靠,是一种在浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）中有良好应用前景的换热器型式。综述了PCHE的研究现状,包括PCHE结构分类、换热特性和阻力特性的研究,总结了PCHE在FLNG领域应用的现状,分析了PCHE在FLNG领域应用的难点,包括FLNG中PCHE结构选型、晃荡工况对换热器的影响机制和抑制晃荡导致传热恶化的措施,为应用于FLNG晃荡工况的PCHE设计提供理论依据与研究方向。