平直开缝翅片传热特性的三维数值模拟及场协同原理分析

本文用数值模拟的方法对翅片管换热器中广泛使用的平直开缝翅片的传热特性进行了数值模拟。结果表明在平翅片后部开缝与在翅片前部开缝相比,换热增强更多,并用场协同理论分析说明,在速度场和温度场协同比较差的区域开缝要比在场协同比较好的区域开缝对传热强化更有效。

波纹开缝翅片管换热器传热与流动性的数值模拟

提出一种波纹开缝翅片管换热器,对其传热与流动特性进行三维数值模拟,选择Re范围在1 000到5 000时与平板开缝翅片的模拟相比较。结果表明,在Re小于2 752时,平板开缝比波纹开缝的换热效果好,而Re大于2 752时,波纹开缝比平板开缝换热效果更好,并且波纹开缝翅片管换热器的流动阻力小于平板开缝,因此,Re大于2 752时波纹开缝比平板开缝综合效果更好。

开缝翅片管换热器表面积尘与压降特性的实验研究

翅片管换热器表面沉积的粉尘会导致换热器压降增加。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,选取开缝翅片管换热器为测试样件,在风速范围为1.0~2.3 m/s,喷粉浓度范围为2.1~10.8 g/m^3的条件下进行实验,研究了换热器表面的粉尘沉积特性及空气侧压降变化。结果表明:粉尘主要沉积在翅片迎风面的前缘开缝处以及换热管的迎风面上;高风速有利于粉尘沉积并增大积灰前后压降增幅,在风速变化范围内,粉尘沉积量最多增加98.4%,积灰前后压降增幅最多增加93.8%;提高喷粉浓度有利于粉尘沉积并增大积灰前后的压降增幅;在喷粉浓度变化范围内,粉尘沉积量最多增加22.8%,积灰前后压降增幅最多增加28.6%;在积灰过程中,空气侧压降比粉尘沉积量更快达到稳定状态。

多种平直开缝翅片换热特性的数值研究

采用有限体积法商业软件FLUENT,应用SIMPLE算法对某管翅式换热器平直开缝翅片的换热特性进行了数值研究,并提出了多种改进翅片模型.将这些改进模型与原模型在相同仿真条件下进行3D数值对比分析,结果表明：翅片的形状、开缝位置对翅片的总换热量、平均压降和阻力系数等均有影响;在来流速度为5 m/s时,“前疏后密”的双向开缝翅可使传热提高11.8％,压降上升15.7％左右;双耳结构的旋转型翅片在Re=2 400～8 400时,可使传热提高5％～8.28％,压降仅提高0.25％～0.83％,综合性能最佳,为管翅式换热器翅片的设计提供了有益的参考.

入口相对湿度对开缝翅片管换热器空气侧换热与压降特性的影响

对覆有亲水层的开缝翅片管换热器在析湿工况下空气侧换热和压降特性进行了实验研究,分析了入口空气相对湿度对空气侧特性的影响,以Nusselt数Nu和阻力系数f来反映空气侧换热和压降特性。实验结果表明,析湿工况下,Nusselt数随入口空气相对湿度的提高而增大,而阻力系数f变化不明显;换热器水侧中心温度越低,入口空气相对湿度对Nusselt数的影响越显著;干工况下,入口相对湿度对空气侧显热传热系数几乎没有影响。

锯齿型翅片单元的流动与传热数值模拟

建立了2种板翅式散热器的锯齿型翅片通道的三维模型,仿真分析了散热器内部不同位置和区域的微观流动机制.通过风洞实验测量了散热器在3种工况下的工作效率.分析结果表明,翅片厚度、热侧通道的数量及高度对散热器的换热和阻力性能具有重要影响,并且雷诺数越大,则影响越显著.当雷诺数增大时,翅片表面换热系数和摩擦系数均增大.在同一雷诺数下,单个翅片的表面换热系数和摩擦系数均沿流向降低.计算与实验结果表明,采用计算流体力学(CFD)模拟分析方法,通过建立合适的模型及网格,不仅有助于了解散热器内部工作状况,而且能够获得有效的性能数据.

管束结构对开缝翅片椭圆管换热器性能的影响

在模化试验验证的基础上,对不同横向管间距S_1、纵向管间距S_2和椭圆管长短轴比a/b的开缝翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,分析了管束结构的差异对开缝翅片椭圆管换热器性能的影响。结果表明:横向管间距在60.55~70.55 mm范围内,空气侧N_u和E_u均随S_1减小而增大,S_1为60.55 mm时换热器综合流动传热性能最好;纵向管间距在65~75 mm范围内,空气侧N_u随S_2减小而增大,E_u变化不明显,S_2为65 mm时换热器综合流动传热性能最好;横向管间距对开缝翅片椭圆管换热器传热、流动性能的影响较纵向管间距更为明显;在等周长条件下,椭圆管长短轴比a/b在1.5~2.5范围内,a/b为1.8时换热器综合流动传热性能最好。研究成果可为此类换热器在工程实际中的应用与进一步优化提供依据。

带亲水层条缝型翅片管换热器析湿工况空气侧换热与压降特性

对带亲水层条缝型翅片管换热器在析湿工况下的空气侧特性进行了实验研究。分析了翅片间距、管排数和入口相对湿度对空气侧换热及压降特性的影响。研究结果表明,当雷诺数较低时,翅片间距对空气侧换热特性的影响很小,当雷诺数大于1600时,空气侧换热特性随着翅片间距的增大而逐渐减小。翅片间距对空气侧压降特性的影响则同干工况相似。管排数对空气侧换热特性的影响非常明显,但对空气侧压降特性的影响则不明显。空气侧的换热性能随着入口空气相对湿度的增大稍微有所增强,而压降特性则几乎不受入口相对湿度的影响。开发了析湿工况下带亲水层条缝型翅片管换热器空气侧换热因子j和摩擦因子f的关联式。平均误差分别为9.6%和7.8%,在±15%误差范围内分别能涵盖82.1%和89.3%实验数据。

开缝型翅片流动与传热三维数值模拟

通过数值模拟,研究空调系统使用的开缝型翅片的传热与阻力特性。对三种型式的开缝型翅片进行模拟,得出了流场和温度场。通过对比分析发现,双边交替开缝的slit-2型翅片,换热性能最好,X型双向开缝片的性能次之,单边开缝的slit-1型翅片换热效果低于前两种。数值模拟还得出,空气流过slit-x型翅片的阻力最大,流过slit-1型翅片的阻力最小。

锯齿形翅片散热器风冷性能试验研究

文中从试验的角度研究了锯齿形翅片散热器的风冷性能。锯齿形翅片散热器具有结构复杂、不易仿真实施的特点。文中系统介绍了锯齿形风冷散热器的典型结构形式以及风冷性能测试系统原理、性能和测试分析结果,从试验实测的角度研究了锯齿形翅片散热器的应用选型及其与散热量、风量、风压等的关系,分析了翅片参数(翅高、翅宽、翅片节距)对散热性能的影响,对电子产品散热的风冷设计具有较高的参考价值。

双开缝翅片空气侧换热和流动特性的数值模拟

利用数值耦合传热计算方法研究了四排管双开缝翅片管式换热器的传热特性和阻力特性,获得翅片附近空气的速度场和温度场,分析了开缝对翅片管换热器换热性能的影响。并针对翅片间距和开缝高度对翅片管换热性能的影响进行了数值模拟分析,得到了开缝高度和翅片间距针对换热系数的最佳组合。

全开缝式翅片管换热器结构参数优化

为了提高空调末端干式风机盘管的换热性能,对全开缝式翅片管换热器的横纵向间距、翅片厚度、翅片长度、翅片宽度和翅片间距等结构参数进行优化。通过采用正交试验的方法,利用CFD软件进行数值模拟分析,对换热器结构进行优化设计,进而得出最优结构参数,并对最优结构参数的翅片管换热器进行换热特性研究。结果表明,在合理选取的参数范围内,最优结构参数为横向间距135 mm,纵向间距22 mm,翅片厚度0.6 mm,翅片长度90 mm,翅片宽度65 mm,翅片厚度2mm,其换热系数为28.730 W/(m^2·K)。由云图可以看出,管壁背面处存在滞留区,且导致此处的换热现象不明显。在空气流通截面较窄处,气流速度最高可达到5 m/s。

翅片结构对双向开缝翅片管换热器性能的影响

为了获得翅片结构对双向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律,对不同翅片间距Pf和开缝高度Sh的双向开缝翅片管换热器进行了数值模拟,并对数值模拟结果进行了模化试验验证。结果表明：当Re〈7200时,增大Pf会提高双向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能;当Re〉7200时,减小Pf会提高其传热性能,降低其阻力性能;随着Sh的增加,双向开缝翅片管换热器的传热性能先降低后提高,阻力性能先提高后降低;对于不同翅片结构的5种双向开缝翅片管换热器,Pf越大,综合流动传热性能越高,但实际换热面积会减小,需综合考虑;在Re=2734～6712范围内数值模拟与试验结果吻合较好,数值模拟能较准确地反映双向开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。研究成果可为双向开缝翅片管换热器的结构与性能优化提供依据。

X型开缝翅片传热与流动性能的数值模拟

对X型开缝翅片的流动与传热性能进行数值模拟,并把计算结果与平片和开缝翅片的计算结果进行比较.结果表明:从3种开缝翅片的JF因子看,X型开缝翅片的最大,说明其性能最优.2种X型开缝翅片管的尾迹区较小,因此该种结构能有效减小尾迹区对换热的影响.

带弧状凸起波纹人字条缝肋片管空气表冷器的研究

本文分析探讨了高效肋片的强化传热机理,设计了一种新型肋片——带弧状凸起波纹人字条缝肋片,并制作了样机.通过正交试验设计,对试验工况作了安排;采用单纯形法,在微机上对试验数据进行了处理,拟合出了采用此肋片制作的空气表冷器性能试验关系式.结果表明:本研究表冷器较条缝型表冷器在迎面风速2.0～2.5m/s,水流速0.8～1.5m/s的最佳运行范围内,由于传热性能提高,改进换热器结构设计,外形体积缩小47～88%,材料减少15%.本研究的表冷器达到了节省有色金属耗量、紧凑小型化的目的,有推广应用价值.

管束结构对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响

通过对不同相对横向管间距S1/do、相对纵向管间距S2/do的单向开缝翅片管换热器进行模拟,分析研究参数范围内S1/do与S2/do变化对单向开缝翅片管换热器性能的影响规律,模拟结果的准确性得到了模化试验的验证。结果表明:在S1/do=2.10~2.84、S2/do=1.76~2.50范围内,单向开缝翅片管换热器翅片侧的阻力受S2/do的影响更大;单向开缝翅片管换热器综合性能受S1/do、S2/do影响的程度相当。

三种常见的翅片型式对翅片管式换热器性能的影响

针对市场上常见的波纹片型、百叶窗片型以及桥片型翅片管式换热器,为了确定翅片型式对空气侧换热和压降性能的影响,对每种片型的3种翅片间距的换热器进行试验研究。结果表明:在干空气工况下,同一风速时波纹片型换热器热阻最大,百叶窗片型换热器热阻次之,桥片型换热器热阻最小,而换热器空气侧压降与热阻的变化趋势相反;在湿空气工况下,同一风速时,3种片型换热器的热阻变化趋势同干空气工况一致,百叶窗片型和桥片型的换热器空气侧压降接近,波纹片型的换热器空气侧压降相对较低。

CFX对百叶窗翅片开缝尺寸的优化应用

开缝参数是翅片型换热器的一个重要参数,一直被各大空调厂和高校作为重要课题不断研究。优化开缝尺寸可以实现换热器空气侧换热能力的最大化。本文应用有限元分析软件CFX 12.0对家用空调蒸发器的部分翅片区域进行换热模拟,并配合实验结果对比,通过不同开缝参数分析换热效果,从而优化开缝参数。

HYDRAULIC CHARACTERISTICS OF SLIT-TYPE ENERGY DISSIPA-TERS

Slit-Type Energy Dissipater （STED） has been a kind of important devices for energy dissipation. The flow through the STED is longitudinally extended and the velocity is decreased by means of the cross-section increase of the flow, which is closely related to geometric and hydraulic parameters of the STED. Therefore, it is necessary to investigate and control the hydraulic condi- tions through the STED, including the nappe section form, the conversion condition, and the effect of energy dissipation with the geometric and hydraulic parameters. In the present work, ＂I-type＂ and ＂T-type＂ nappe forms were experimentally classified, the con- version conditions of the nappe forms were empirically provided, and the effects of geometric parameters of the STED on energy dissipation were roughly analyzed. It is concluded that the contraction angle of the STED is a key factor influencing the hydraulic characteristics of the STED.

开缝对波纹翅片流动和换热性能影响的数值分析

为了分析开缝对波纹翅片流动和换热性能的影响,对3种开缝波纹翅片进行了数值模拟。结果表明:对于连续型波纹翅片,开缝有利于消除横向涡,并使流体混合得更加充分,从而提高翅片的流动和换热性能;在开缝翅片的拐角和缝隙处,局部换热系数变化剧烈;换热系数的极大值出现在拐角上游或者翅片的前缘,而极小值则出现在拐角下游或者翅片的后缘。