循环倍率对冷风机场协同数以及制冷系统的影响

根据场协同原理,可通过改变制冷剂循环倍率,来改变冷风机场协同数,从而提高换热效率。通过试验数据计算得出,当蒸发温度为-30℃,实验中的制冷剂循环倍率从2.5增大到5.0时,换热器的场协同数逐渐升高到趋于基本恒定。所测的降温速度、计算的COP均在场协同数达到拐点时最佳。

卧式半圆柱型涡流发生器的传热与阻力特性及场协同理论分析

为研究卧式半圆柱型涡流发生器的特性,通过数值模拟方法对安装有卧式半圆柱型涡流发生器的矩形通道进行了传热和流阻特性的研究。结果表明:在相同雷诺数Re下,安装有卧式半圆柱型涡流发生器的矩形通道的换热效果明显优于矩形光滑通道,但阻力系数也均大于矩形光滑通道。对比综合性能指标表明,6/8H楞长处的综合特性PEC值最大。通过对场协同理论分析得出,矩形光滑通道和四种不同楞长的卧式半圆柱型涡流发生器的协同数Fc均随着雷诺数Re的增大而减小,而且其变化趋势也越来越平缓,最终逐渐趋近于定值。相同雷诺数Re下,楞长为6/8H时的协同数Fc最大。

基于场协同理论的强化管换热效果分析

在湍流工况下,分别对圆管、横纹管、波节管和波纹管的换热效果进行数值模拟。应用场协同理论对数值模拟的结果进行分析,结果表明:各种换热管的努塞尔数和综合性能系数均随雷诺数的增加而增加,而场协同数则随雷诺数的增加而减小;当雷诺数较大时,各换热管的场协同数逐渐趋于定值;相同雷诺数下,横纹管的各项指标最高,而圆管最低。因此在相同工况下,应优先选择横纹管作为换热器中的强化换热管。

超声空化对换热器场协同影响研究

针对超声波在防除垢对换热器场协同的影响,采用FLUENT软件中的两相流模型、空化模型和标准κ-ε的湍流模型,获得流场压强随时间步长的变化规律——流场波动呈类似正弦波波动。引入空化数的概念;利用π定理推导雷诺数和空化数的函数关系——雷诺数与空化数呈幂函数关系,雷诺数随着空化数的增加而减小;根据场协同原理,表示出空化数和场协同数的关系——场协同数随着空化数的增大而增大。

超声空化对换热器协同场的影响

针对超声波在防除垢对场协同的影响,采用FLUENT软件中的两相流模型、空化模型和标准的Κ-ε湍流模型,获得流场压强随时间步长的变化规律,即流场波动呈类似正弦波波动。引入空化数的概念,并利用π定理推导Reynolds数和空化数的函数关系,即Reynolds数与空化数呈幂函数关系,Reynolds数随着空化数的增加而减小,再根据场协同原理,表示出空化数和场协同数的关系,得到场协同数随着空化数的增大而增大,从而强化了换热器与外界的热交换。

缩放椭圆管结垢对换热场协同的影响

针对结垢厚度分别为0.5、1.0、1.5、2.0mm的圆管及交叉缩放椭圆管进行数值模拟,分析在雷诺数Re分别为10 000、12 000、18 000、24 000、30 000的流动状态下,污垢对速度场和温度场及其协同角、协同数的影响,并对圆管及交叉缩放椭圆管进行比较。结果表明:交叉椭圆管内场协同数随着Re的增加而减小,随着污垢厚度的增加而增大,而平均协同角则相反;沿管长方向场协同数逐渐减小,对于每个过渡段,场协同数有2次最大峰值和2次最小峰值;交叉缩放椭圆管的平均场协同数大于圆管,平均协同角小于圆管。

超声空化对太阳集热器换热效果影响的数值分析

应用Fluent软件数值模拟超声空化对太阳集热器中不同管形(圆管和波纹管)换热效果的影响,并利用场协同理论对数值模拟的结果进行分析,分析结果表明:超声波频率和声压幅值对圆管和波纹管的换热效果均有影响,超声波频率越小、声压幅值越大,越有利于强化换热;超声波在管内传播时场协同数比无超声波大,且场协同数随声压幅值的增大而增大,此时温度场与速度场的协同程度较好;考虑强化换热与流体减阻之间的关系可知声压幅值越小,管内换热的综合性能效果较好。

同心双扭旋元件内外叶片数量对管内传热性能的影响

为探究同心双扭旋元件组合方式变化对换热管传热特性的影响规律,采用数值模拟方法对雷诺数Re=200~1800范围内恒壁温条件下的管内传热进行了分析,并进行了实验验证。研究结果表明:在Re=200~1800的范围内,含有4-4同心双扭旋元件换热管的努赛尔数Nu值最大,其次为3-3同心双扭旋元件,2-4与2-2同心双扭旋元件的Nu相差不大,最大仅相差5%;4-4同心双扭旋元件换热管的阻力系数f最大,其次为3-3同心双扭旋元件,2-4同心双扭旋元件的阻力系数略高于2-2同心双扭旋元件;2-2同心双扭旋元件换热管的综合传热性能评价因子(PEC)值最大,为1.50,且明显高于其他3种换热管,其余3种换热管的PEC值相差不大;4-4同心双扭旋元件换热管的场协同数Fc值最大,其余3种换热管的Fc值相差不大。

污垢对圆管内对流换热场协同的影响

针对不同结垢厚度的圆管进行数值模拟,分析在层流和紊流两种流动状态下,污垢对速度场和温度场以及它们之间的协同程度—协同角及协同数的影响。数值模拟结果表明,对于层流和紊流,其平均场协同数均随着污垢厚度的增加而增加,随着雷诺数的增加而减小;平均场协同角则相反;紊流时场协同数大于层流时的场协同数,协同角小于层流时的协同角;紊流时局部场协同数沿轴向呈现逐渐减小,在入口段时场协同数减小的速率最快,进入充分发展段后比较平缓。局部协同角沿轴向在入口段显著增加,在0.04 m处流体开始进入紊流充分发展段,局部协同角逐渐趋于一定值。层流时局部协同数和局部协同角在进入充分发展段后均达到恒定值。

超声空化对换热器换热效果影响的研究

应用Fluent软件模拟了超声空化对换热器中不同管型(波纹管和横纹管)换热效果的影响,并应用场协同理论对数值模拟的结果进行了分析,结果表明:超声空化效应会增强换热管的换热效果,并且空化泡数量越多空化效果越明显;场协同数随着空化泡数的增加而减小,说明超声空化效应越明显,温度场与速度场的协同程度越差;在换热管入口和超声波加入点处的场协同数均大于无超声波影响处的场协同数,此时温度场与速度场的协同程度较好。

基于场协同理论的超声波对强化换热影响

本研究分别对圆管、波节管和横纹管在Fluent软件中进行数值模拟,模拟了3种管型在紊流工况下的换热效果并对数值模拟所得到的结果用场协同的理论分析。结果表明:从场协同理论得出加入超声波会增强场的协同程度,增强换热管的换热效果;圆管、波节管、横纹管的场协同数则随着雷诺数的增加而减小;而努塞尔数和表面传热系数随着雷诺数的增加而增加,综合性能系数随着雷诺数的增加而增加,而效能评价系数会随着雷诺数的增加而减小。

蒸发风机位置和循环倍率对制冷系统的影响

根据场协同原理,可通过改变制冷剂循环倍率、蒸发风机距离蒸发器的位置,来改变场协同数,提高换热效率。通过实验得出,当蒸发器进液温度为-30℃,实验中的制冷剂循环倍率从4.0增大到4.7,风机位置从21cm到36cm,换热器的场协同数存在极大值0.9。所测的降温速度、计算的COP均在场协同数达到极大值时最佳,系统达到最优。