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%。     

微通道换热器百叶窗翅片排水性能的CFD模拟

微通道换热器结构紧凑、换热效率高,但应用于热泵空调器时,会出现排水困难从而造成性能恶化的问题。插片式微通道换热器通过在翅片上增加专门的排水槽结构,能够有效提升微通道换热器的排水性能。本文采用百叶窗型插片式微通道换热器的双翅片扁管结构作为几何建模对象,利用液滴接触角模型与表面张力模型来确定排水过程中液滴在翅片表面的运动过程,建立排水预测模型,并通过试验验证模型准确性。通过对不同开缝角度和开缝数量的百叶窗翅片排水性能进行模拟,发现翅片上残留水量与开缝角度没有明显的单调关系;翅片上残留水量随着开缝数量增加而增加;当开缝数量由5个增加到14个时,残留水量增大了31.89%。     

竖直翅片间液桥体积计算模型

管翅式换热器在析湿工况下会在翅片间形成大量液桥,液桥体积会影响换热器中冷凝水的排出。提出一种将液面弯曲线沿液桥三相接触线积分的方法计算竖直翅片间液桥体积,其中液桥三相接触线采用椭圆方程描述,液面弯曲线模型基于Young-Laplace方程的计算结果拟合得到。通过液桥三相接触线与液面弯曲线观测实验对提出的液桥体积计算模型进行了验证,结果表明,95%的计算结果与实验的误差范围在±15%内,平均误差为7.12%。     

翅片表面涂层对结化霜除灰特性影响的实验研究

为了解决空调换热器长时间运行后性能下降的问题,需要及时清除换热器翅片上沉积的粉尘。本文提出采用空调换热器自身的结化霜过程来实现除灰,并通过实验研究了不同翅片表面涂层对结化霜除灰效果的影响。为了对比不同翅片表面涂层的除灰效果,采用4种实验样件,包括空调换热器常用的无涂层铝片和无涂层铜片,以及通过微纳结构自组装方法制备的具有不同表面润湿性的带亲水涂层铜片和带疏水涂层铜片。通过搭建可视化实验台观测了不同样件表面的结化霜除灰过程,对比了不同样件的除灰速率与残留灰量。实验结霜工况为：样件表面温度-10 ℃,结霜时间1 h,环境温度27 ℃,相对湿度50%;化霜工况下样件表面温度为5 ℃。实验结果表明,带有疏水涂层的铜片在结化霜过程中的除灰效果最好,疏水样件上残留粉尘的质量仅是无涂层铝片上残留粉尘质量的1.9%,是无涂层铜片上残留粉尘质量的2.0%,是亲水铜片上残留粉尘质量的5.9%。