平直翅片管翅式换热器流动与传热数值模拟

采用Fluent软件,建立了考虑边界加密的六面体网格模型,对平直翅片管换热器通道内的传热与流阻进行了数值模拟计算。得到了传热系数与Fanning流阻系数f的沿程分布,以及速度、温度分布。同时,得到了不同操作参数下的平均Nu和Fanning阻力系数f,为进一步采用强化传热措施打下基础。

亲水涂层对翅片管式换热器空气侧性能的影响

为了分析亲水涂层对翅片管式换热器空气侧性能的影响,对干/湿工况下亲水涂层翅片和普通翅片管式换热器空气侧的压降和热阻进行对比试验。结果表明:相对于普通翅片管式换热器,在干工况下,亲水涂层翅片管式换热器空气侧压降略增大,空气侧热阻增大10%左右;在湿工况下,亲水涂层翅片管式换热器空气侧压降减小,空气侧热阻增大4%左右;亲水涂层翅片管式换热器空气侧热阻基本不受空气湿度的影响。

翅片管式换热器百叶窗结构参数优化

针对小管径(7 mm)翅片管式换热器建立数值仿真模型,分析百叶窗片数和百叶窗开窗角度对空气侧传热因子j和摩擦因子f的影响。选择一款符合设计需求的新型翅片(单个圆管附近6片百叶窗,28°开窗角度),并对样品进行试验验证。结果表明,在干工况下,采用新型翅片的翅片管式换热器的流动特性和传热特性与现有翅片管式换热器趋势一致,且摩擦因子仿真值相对于测试值的误差小于15%,传热因子误差小于20%。

翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展——实验研究

概述目前国内外空调制冷行业中普遍采用的几种不同翅片类型 (平直翅片、波纹形、条缝形翅片、百叶窗形翅片 )的换热特性和压降特性的实验研究进展 ,通过对这几种翅片类型换热及压降特性的介绍和分析 。

翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展——关联式

概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型 (平直翅片、波纹形、条缝形翅片、百叶窗形翅片 )的换热及压降实验关联式及其影响因素 ,并对翅片的性能评价指标进行了介绍。正确地选用实验关联式及性能指标 ,将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。

强制对流翅片管式换热器结霜性能的研究

建立了恒流条件下的强制对流翅片管式换热器的结霜模型,并用实验结果验证了模型的可靠性.将结霜模型和风机性能曲线联合起来考虑,在更加切合实际的情况下,模拟了换热器在结霜工况下的热力性能.研究发现,换热器结霜引起了翅片效率、空气流通率及翅片性能的显著降低,同时还伴随着空气侧压力降上升.讨论了改变风机类型、翅片间距以及翅片厚度在内的几种设计参数对结霜性能的影响.

组合式翅片管换热器传热与阻力性能影响因素研究

为解决空气源热泵冬季在制热工况下因室外机内翅片换热器换热效率低引起系统供能性能下降的问题,以组合式翅片管换热器为研究对象,在模化实验的基础上,采用数值模拟的方法分别对翅片换热器的传热及流阻性能影响因素进行分析。研究结果表明:在本文研究背景下,入口风速、翅片厚度、开缝数目对前开孔后开缝型的翅片组合形式换热器传热效率具有一定程度的影响;以上述三种因素为目标函数对换热器进行多目标优化时,入口风速取3 m/s,翅片厚度为0.16 mm,后排开缝数目为6,换热器能得到较好的综合性能;在此基础上,拟合出适合于该组合形式的传热和流阻关联式。

翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟

在对大型翅片管式换热器结构合理简化的基础上,应用CFD和数值传热学方法,建立了翅片管式换热器内部流动与传热的数学模型,得到了其内部流场和温度场的分布规律。并将数值模拟结果与现场应用数据比对分析,结果表明,研究方法可行,能为换热器的设计和改进提供参考和借鉴。

翅片管式换热器空气侧流动及换热性能的数值模拟

借助CFD软件对3种不同类型的翅片管式换热器（平直翅片、均匀波纹翅片和倾角渐增波纹翅片）的流动传热性能进行了三维数值模拟计算，得出了在不同入口风速下各流域中心面的温度场、压力场和速度场分布图，计算出各翅片表面在不同风速下的平均传热系数和阻力系数，并与相关实验数据对比，证明该数值模拟的正确性．研究结果表明，倾角渐增波纹翅片的平均努谢尔数比平直翅片的高13．8％～29．3％，比均匀波纹翅片的高5．5％～10．3％，其强化传热效果显著．

整体式翅片管换热器的精度自校正模型

为提高换热器性能的计算精度和速度,建立了整体式翅片管式换热器的精度自校正模型。该模型中带了两个神经网络,一个用于补偿简化模型与分布参数模型的差异,另一个则用于自适应地学习试验结果,提高模型的精度。用该模型计算整体式翅片管冷凝器和蒸发器性能,并与试验结果相对照。对于冷凝器,换热量误差的平均值和最大值分别为0.63％和1.72％,过冷度误差的平均值和最大值则为0.9℃和3.2℃。对于蒸发器,换热量误差的平均值和最大值分别为1.56％和11.0％,过热度误差的平均值和最大值则为1.5℃和9.8℃。对于冷凝器和蒸发器,计算速度较分布参数模型均提高两个数量级。

湿工况下翅片管式换热器中刘易斯因子的数值研究

刘易斯因子是反映湿工况下空气侧热质传递特性的重要参数。在此提出了可计算湿工况下翅片侧刘易斯因子的数值模型和适用于工程应用的关联式,通过建立相间传质数值模型、潜热传递数值模型,利用CFD分别计算出空气侧的热质传递系数,从而求得刘易斯因子的数值解。利用数值仿真方法分析了翅片管换热器结构和运行工况对刘易斯因子的影响和已有热质传递类比关系的适用性;同时采用刘易斯因子的数值计算结果拟合得到关联式。传热和传质数值计算结果和实验的相对误差分别为6.93%和12.1%;关联式与数值模型之间的相对误差为5.52%。该数值模型有足够的精度与适用面,所得关联式可代替数值模型。

翅片管式换热器表面结霜特性的数值分析和实验研究

换热器表面结霜会增加传热热阻和流动阻力 ,为了合理确定融霜周期 ,必须对其结霜特性做深入地了解。本文采用了数值求解方法预测了翅片管式换热器的结霜量和霜层密度的变化过程。翅片管结霜是一个瞬变问题 ,为了计算方便 ,将其简化为准稳态过程 ,即在时间步长内 ,认为该过程是稳定的 ,然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素 ,计算结果与翅片管式换热器结霜的实际工况相符。

翅片管及其在管壳式换热器的使用

对翅片管特别是管壳式换热器用低翅管的结构特点、制造方法及强化传热机理 ,在管壳式换热器的使用效果及注意事项都作了较详尽的介绍 。

翅片管式换热器表面结霜特性的数值分析和实验研究

换热器表面结霜会增加传热热阻和流动阻力 ,为合理确定融霜周期 ,必须对其结霜特性作深入的了解。文中采用了数值求解方法预测了平翅翅片管式换热器的结霜量和霜层密度的变化过程。翅片管结霜是一个瞬变问题 ,为了计算方便 ,将其简化为准稳态过程 ,即在时间步长内 ,认为该过程是稳定的 ,然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素 。

等焓加湿翅片管式换热器与房间空调器性能的实验研究

针对等焓加湿翅片管式换热器和房间空调器的性能进行了实验研究。以热水作为被冷却介质,对换热器进行了对比实验研究,在不同环境温度下测量了原换热器换热量和淋水量为0.053kg/s下填料厚度分别为50mm、65mm、80mm和100mm时换热器的换热量。对等焓加湿房间空调器性能进行了对比实验研究。研究结果表明:等焓加湿可提高翅片管式换热器的冷却效果,且随着环境温度的增大,换热量增幅也增大;等焓加湿换热器的风量随填料厚度的增加而减小;淋水密度的大小决定了填料的湿润程度,在淋水量为0.053kg/s时,100mm厚填料的表面刚好完全湿润;在室外侧空气干球温度为35℃、湿球温度为24℃,室内侧空气干球温度为27℃、湿球温度为19.5℃时,等焓加湿房间空调器的能效比EER值提高了15.3%。

基于OpenGL的翅片管式换热器可视化仿真方法

采用OpenGL的可视化技术和计算机编程技术,对制冷、化工领域中常用的翅片管式换热器进行可视化仿真,详细地介绍了采用三维图形来显示翅片管式换热器结构的方法,以及用颜色渐变图来显示仿真结果的方法。采用这种方法开发的翅片管换热器仿真系统具有友好的用户交互性和良好用户操作性,给翅片管式换热器的仿真和设计提供了一个友好的和形象的开发平台,可以有效地缩短换热器的设计周期,提高换热器设计质量。该文所提出的可视化仿真方法,对制冷和化工领域中应用的其他热交换设备的仿真具有应用价值。

翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究

采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性。模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性。计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加。低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势。将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式。

基于NSGA-III算法的小管径翅片管式蒸发器高维多目标优化

以稳态分布参数法和NSGA-III算法为基础,提出一种翅片管式蒸发器结构参数与流路参数混合寻优的方法,并依此展开小管径蒸发器结构和流路参数的影响分析与流路的高维多目标设计优化。建立的小管径翅片管式蒸发器模型与实测数据的误差在4%以内,可以较好地用于小管径翅片管式蒸发器的计算。基于该模型进一步建立以结构参数与流路参数为自变量,换热量、制冷剂侧压降、空气侧压降以及成本为因变量的神经网络模型,并利用NSGA-III算法对模型进行优化求解,得到小管径翅片管式蒸发器在一定的结构参数变化范围内的最优结构参数及最佳流路。研究结果显示:管外径对小管径翅片管式蒸发器的换热量、制冷剂侧压降以及成本的影响程度最大;翅片间距对小管径翅片管式蒸发器的空气侧压降影响程度最大;翅片厚度对换热量、制冷剂侧压降、空气侧压降以及成本的影响程度均最小;流路主要影响蒸发器的换热量及制冷剂侧压降;制冷剂流路为二支路、三支路和四支路时,模型可输出综合性能最优的结构及流路特征。

强化翅片管式换热器换热性能的方法及应用

通过两种不同的方法改进应用在不同场合的翅片管式换热器的结构,进而提高其换热性能:一种是将低温工况下易结霜的换热器设计成变翅片间距,一种是将空调工况下的换热器设计成变螺距内螺纹管。通过热力计算及实际系统使用,得出传热系数分别提高了9.8%和3.82%。

一种新的设计优化策略及其在翅片管式换热器性能设计中的应用

结合国内换热器生产企业的实际情况,对翅片管式换热器性能优化设计计算提供了一条全新的思路,根据(1)换热元件的基本尺寸、管程数以及管程/壳程介质的流速限制;(2)管程/壳程介质的压降限制;(3)换热器的换热面积裕度限制等限制条件,对指定换热元件的换热器的管排数、翅片数等结构参数布置进行逐层筛选优化。该优化策略可极大减少计算量,同时保证可以计算出满足各项热力性能指标和离散设计参数的全部方案,对方案挑选、排序后,可进行下一步的结构、强度和成本计算。