变截面百叶窗翅片的数值模拟与结构优化

为改善平行流换热器空气侧的换热性能,提出一种新型变截面百叶窗翅片。采用计算流体力学(CFD)对其流动和换热特性进行研究,探讨曲率数R^*、百叶窗角度θ、百叶窗间距LP等参数对其内部的流动与传热特性的影响,并以综合性能因子JF最大为目标进行结构参数优化。结果表明:与传统的矩形翅片相比,该新型变截面百叶窗翅片的传热因子j提高了7.3%,阻力因子f增加了2.6%,综合性能因子JF提高了7.65%,整体性能优于传统矩形翅片换热器;当R^*=0.51、θ=27°、Lp=1.1 mm时综合性能因子JF最大。

CO_(2)热泵系统气冷器的热力学性能分析

针对CO_(2)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、CO_(2)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℃、CO_(2)压力为8.4~10.7 MPa、CO_(2)质量流量为0.0326~0.0476 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CO_(2)质量流量,CO_(2)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℃、CO_(2)进口温度为90℃工况下,当CO_(2)压力为10 MPa时气冷器效率最高,当CO_(2)压力为11 MPa时气冷器换热量最大;当进水温度低于20℃时,CO_(2)压力为10.5 MPa时出水温度最高。

跨临界CO_(2)热泵系统最优排气压力模拟与实验研究

为探究各操作变量对系统最优排气压力的影响,基于MATLAB平台建立了系统仿真模型,分析了特定工况下,在有、无中间换热器的情况下,系统各变量对系统COP(制热性能系数)的影响,确定了影响系统最优排气压力的主要因素,并拟合了相应的关联式。同时利用跨临界CO_(2)热泵系统实验台,在不同蒸发温度与气冷器出口温度条件下研究了排气压力对系统性能的影响,得到不同工况对应的最优排气压力值,并与最优排气压力仿真值进行对比验证。结果表明:系统存在最优排气压力,使得系统COP在此压力下达到最大值;加入中间换热器以后,系统COP有所增加,但最优排气压力几乎不变;高的干度、过热度对系统COP的影响很小,系统COP随着气冷器出口温度的升高急剧下降,随蒸发温度的升高而增大,最优排气压力主要与气冷器出口温度和蒸发温度有关;实验得到的系统最优排气压力值与仿真值的最大相对误差为3%,仿真拟合的最优排气压力关联式与实际运行过程匹配良好。

基于有限时间热力学的换热器构型优化研究

针对逆流换热器的换热过程,以[火积]耗散最小为优化目标,推导出冷、热流体温度的最佳分布;进而在满足最佳温度分布的前提下,得到了最小[火积]耗散、最小热阻、[火积]传递效率与总传热单元数的关系。引入数值算例,结果显示随着总传热单元数的增加,换热过程不可逆损耗减小,但减小速率也越来越小。同时也证明了[火积]理论比熵理论更适用于换热过程的优化。

热泵空调用冷凝器的匹配设计与仿真分析

针对纯电动客车热泵空调用翅片管式冷凝器的匹配设计,利用MATLAB自主编写了一套通用的仿真设计程序,并且在消除冷凝器具体结构影响的条件下,基于谷轮ZW79KAE涡旋压缩机的工作性能,运用该程序仿真分析了设计参数对设计结果的影响。结果表明:冷凝温度一定时,总传热系数和空气流量随空气进出口温差的减小而增大,且总传热系数的增长趋势逐渐减缓,当温差每减小1K时,总传热系数增大约5%,流量增大约15%;空气进出口温差一定时,冷凝器设计热负荷和总传热面积随冷凝温度的降低而增大,当冷凝温度从323.15K降低至318.15K时,总传热面积增大约30%。

基于遗传算法的百叶窗翅片换热器多目标优化

为减小平行流换热器空气侧热阻,本文采用Ansys Workbench软件对百叶窗翅片式换热器进行多目标优化。在翅片厚度l_d分别取1、0.5 mm时,同时改变翅片间距f_d和百叶窗角度q,设定阻力因子f最小、传热因子j最大为优化目标。结果表明:翅片厚度l_d=1 mm时最优结构为θ=29.75°、f_d/2=0.9791 mm,最大综合性能因子JF为0.0671;翅片厚度l_d=0.5 mm时最优结构θ=25.65°、f_d/2=0.69 mm,最大综合性能因子JF为0.0675。