含肋柱微通道换热器内纳米氧化铝流体流动传热特性研究

陶瓷工业的节能降碳对于环境保护和可持续发展具有重要意义,而余热回收是实现节能降碳的有效途径,为了提升陶瓷窑炉中烟气余热的回收效率,研究将纳米陶瓷氧化铝粉和水组成的Al_(2)O_(3)-水纳米陶瓷流体与肋柱结合来协同强化微通道换热器换热性能。采用了非正交多松弛(MRT)格子玻尔兹曼方法(LBM)研究了含肋柱的微通道内Al_(2)O_(3)-水纳米陶瓷流体的流动传热特性,并通过与前人相关工作结果进行对比验证了该模型的准确性与可靠性。具体研究了在肋柱换热总面积不变的情况下,不同肋柱高度hi以及纳米颗粒体积分数φ对微通道流动传热特性的影响。研究结果表明,与平直流道相比,肋柱的加入显著增强了微通道的换热性能。此外,随着φ增大,微通道换热性能增强。在肋柱换热总面积不变的情况下,随着hi的增大,微通道换热性能逐渐减弱,当hi为0.3125时热性能因数TPF最大,综合传热性能与压力损失的表现最好。虽然添加肋柱使得微通道传热性能得到提升,但综合压力损失与传热性能却小于平直表面。研究结果能对微通道换热器内的结构设计与优化提供一定参考。

平板微热管阵列换热器的研究现状与展望

平板微热管阵列换热器作为一种高效的传热设备,在当前节能减排的背景下具有广阔的应用前景。本文主要针对平板微热管阵列换热器的优化研究应用现状进行总结分析,得出其传热性能主要影响因素有:平板微热管阵列的微槽尺寸、工质选择、充液率、倾斜角度及换热器的翅片结构尺寸、热流量、运行温度、流动特性等,这些都会对其产生性能影响。在上述性能影响因素当中,对于平板微热管阵列换热器翅片结构尺寸参数的优化研究相对来说仍然较少,需要进一步的重视和探究。

微通道换热器在制冷空调系统中的应用

在新时期发展背景下,我国各行各业都实现了全面发展和突破,相应的制冷空调领域,也在不断完善和创新。其中汽车中的制冷空调系统,会将微通道换热器应用进来,不仅运行效率较高,而且占据单位体积也非常小。现阶段,各大空调厂商都在加快步伐对微通道换热器在家用空调中的应用研究,目的就是为了最大化的提升整体空调性能。在制冷空调系统运行的过程中,投入应用微通道换热器,需要科学把控好应用要点,避免出现应用不当的问题,导致制冷空调系统的稳定运行受到严重影响。

不同流程平行流换热器换热性能分析

采用3个不同流程布置的微通道换热器进行循环水冷散热实验,研究不同流程及风速布置下的微通道换热器的换热性能。换热器的水冷介质为乙二醇溶液,具有凝固点低、比热高的特点,能够满足不同地区室外环境温度需求。结果显示:不同流程布置对微通道换热器的换热量和压降有影响,随着流程数的增加,换热器的换热量和压降都随之增加,4流程换热器比1流程换热器换热量最多增加了11.1%,增长速率随着风速和流量的升高逐渐减小;而4流程换热器比1流程换热器的压降最多增大了150%,增长幅度随着流量的增加而增加。

微管壳式换热器在能量转换循环中的应用

目前,超临界二氧化碳(S-CO_(2))布雷顿循环普遍采用印刷电路板换热器(PCHE)来保证其相对其他能量转换循环的紧凑性优势。PCHE芯体为整体结构,若内部出现泄漏或结垢等问题,很难进行维护与检修。本文提出了一种微管壳式换热器(MSTE),其结构与传统管壳式换热器类似,但其管径缩小至微通道级。由于MSTE的流道横截面积占总截面积之比较PCHE大,在典型的回热器与冷却器设计工况下,相对PCHE而言,采用MSTE可将体积与质量均减小30%以上。灵敏性分析结果显示,采用本文设计的MSTE结构的回热器与冷却器,回热器冷热流道入口温度升高20℃左右,压缩机入口温度变化均不超过1℃,说明该种结构换热器的换热能力足够支撑能量转换循环的一般工况波动。

超临界CO_(2)微通道换热器研究进展

在“3060双碳目标”背景下,能源高效输运与合理利用是实现碳中和的重要路径之一,而换热器在能量输运与转换中的作用至关重要。相较于传统换热器,微通道换热器在维持同等换热能力的同时,大幅减小了体积,极大提高了传热效率,在很多重要领域均有应用。超临界CO_(2)(S-CO_(2))发电系统、跨临界热泵和制冷系统等因环境友好和效率高等优势,在“双碳目标”背景下具有重要的应用前景。S-CO_(2)物性剧烈变化以及系统对高温高压的要求,对换热器设计、耐高温高压、高紧凑和高效率都提出巨大挑战,成为科学界和工业界研究的热点话题,且近几十年相关研究也取得了重要进展。为了全面回顾微通道换热器在S-CO_(2)系统中的研究进展,本文从S-CO_(2)的传热流动特性出发,分析了管内S-CO_(2)换热的影响因素与现有微通道换热器对S-CO_(2)系统的适用性。重点论述了印刷电路板式换热器(PCHE)不同结构形式及设计优化方法,最后讨论了PCHE的优化对整个S-CO_(2)系统的性能提升的影响。本文对S-CO_(2)微通道换热器进行了全面的论述,可为以CO_(2)或其它超临界工质为媒介的能源动力系统换热器的选型、设计和优化提供重要参考。

带喷雾冷却微通道换热器的传热性能实验研究

为研究喷雾冷却对空气侧传热压降性能的影响以及探寻喷雾恰好在微通道换热器表面完全蒸发的具体情况,本文搭建了一套带喷雾冷却的车用风冷型微通道换热器实验台,分析了空气侧在无喷雾状态和带喷雾状态下的传热压降特性。结果表明:无喷雾状态下实验得到的j因子和f因子与经典Chang关联式计算值有较好的吻合度,误差在±10%以内。带喷雾状态下j因子具有明显的提升,但提升效果随喷雾流量的减小和热壁面温度的降低而减弱,总体而言,f因子并未有明显的变化。喷雾流量临界值(恰好完全蒸发)与热壁面温度和风速呈正线性关系,其关联式可拟合得到。以Chang关联式为基础,喷雾状态下的j因子可通过相应的修正因子拟合得到,为喷雾状态下空气侧换热性能的预测提供依据。

竖插翅片微通道换热器空气侧流动换热分析及参数优化

竖插翅片微通道换热器(VMX)具有良好的流动及换热性能和优异的排水性能,应用于空气源热泵可以适应较宽工况。本文使用CFD模型计算VMX在干工况下的空气侧流动换热,通过实验验证了模型误差小于20%;对比复合翅片的波纹和开窗的前后顺序及搭接方式,分析翅片间距、翅片长度、扁管间距和翅片厚度对换热器性能的影响,采用Taguchi方法寻找最优的参数组合。结果表明:相同泵功下前开窗后波纹逆接翅片的强化换热效果最好;以综合指标P_(ec)作为VMX的性能评价参数时,扁管间距和翅片长度是主要影响因素;在实际可选的参数范围内,翅片间距1.8 mm、翅片长度25.6 mm、扁管间距12.0 mm、翅片厚度0.12 mm的参数组合可使换热器性能最佳。

基于场协同原理的微通道熔盐换热器传热强化

微通道换热器具有换热性能好、结构紧凑的优点,但在换热器中,熔盐侧的流动换热性能较差。为解决上述问题,运用场协同原理对翼型微通道熔盐换热器进行强化,并对其进行数值分析。该文以60%硝酸钠和40%硝酸钾混合而成的二元硝酸盐(太阳盐,Solar Salt)作为热侧流体,计算出局部场协同角分布,分析入口流速和入口温度对速度场和温度场场协同性的影响,并对局部场协同性较差的位置进行强化。结果表明,入口流量在0.005~0.013 kg/s(Re=2810-7307)范围内,翼型微通道换热器的场协同性随入口流量和入口温度的增加而变差。强化后的换热器其熔盐侧全场场协同角下降约3.73°,综合换热性能(PEC)提升2.25%。

微通道换热器研究与应用进展综述

微通道换热器凭借换热效率高、抗压性能强、优异的抗腐蚀性能、结构紧凑、节约成本等优点已成为目前相关领域的研究热点,从微通道换热器的流动换热特性、微通道内部结构的优化、结霜问题及其在各相关领域的应用等方面进行综述。

基于场协同理论的高倍聚光电池微通道换热器结构优化

针对高倍聚光电池负温度系数效应,造成电池光电效率降低等问题,采用基于正交试验的矩阵分析,对微通道换热器的结构进行优化,以场协同角为评价指标,在微通道中添加肋片,采用水基混合纳米流体为换热工质,优化微通道换热系统。结果表明,添加肋片和采用混合纳米流体可以在一定程度上有效优化场协同角,提高微通道换热器的综合性能,降低砷化镓电池的表面温度。

逆流式微通道换热器设计与操作特性分析

采用一维对流导热耦合模型对逆流式微通道换热器传热特性进行分析和模拟, 考察了结构参数、操作条件和材质热导率对微换热器整体效率的影响. 计算结果表明, 由于器壁径向和轴向传热的相互影响, 与常规尺度换热器相比, 微通道换热器的设计和操作特性有许多明显不同的特征. 微通道换热器存在最佳操作流量值, 该值可作为标准负荷流量, 微换热器不宜在亚负荷状态下操作; 操作流量越大, 微通道换热器最大换热效率越低;微换热器结构采用大深宽比通道和适当的间壁厚度为佳.

基于正交实验的微型换热器微注射成型工艺

微换热器以换热表面大,易于加工成型为特点,因此受到广泛的重视。实验以制品质量为实验指标,采用正交试验的F值、极差等方法分别对微型散热器成型中的主要工艺参数(注射速度、注射压力、保压压力、保压时间、模具温度、冷却时间等)进行了优化,并讨论了注射速度与注射压力之间的交互作用,同时对制品的密度,以及制品的收缩进行了分析。实验结果表明:保压时间和保压压力,对制品的影响最显著;最佳工艺条件为:保压时间9 s,保压压力90 MPa,冷却时间35 s,背压15 MPa,模具温度40℃,注射速度300 mm/s,注射压力200 MPa;密度方法对于微型换热器的评价不是很显著。实验为微换热器的微注射成型提供有益的技术基础。

新型高效微通道换热器升温速率对设备本体结构强度的影响

运用有限元法模拟计算了升温速率对新型高效微通道换热器结构强度的影响,为后期此种换热器的设计提供了参考依据。

基于定量供料的微通道换热器均匀涂覆系统设计

针对空气能热水器散热硅脂涂覆过程受季节交替变化、物料批次差异大的涂覆不均匀而造成能效指标波动的难题,从涂覆均匀性、供料稳定性以及出料均匀性3个方面进行开发及研究。通过定量供料取代行业常见的机械挤压供料方式,从执行机构(供料系统、往复机器人以及工作台)、逻辑控制(关键流程、控制策略)两部分着手,进行微通道换热器均匀涂覆的系统的设计及应用。该系统的实际应用表明:涂覆均匀性大幅提升,单位长度硅脂涂覆波动量小于或等于1%,有效保障了产品性能稳定。

微通道换热器在热泵型空调中的应用分析

为了研究微通道换热器的性能特性,本文将微通道换热器替代翅片管式换热器应用于家用热泵型空调器中进行实验对比分析,实验结果表明:保证同样的制冷能力下,微通道换热器空调器的制冷剂充注量减少9%。微通道换热器空调器制冷能力在额定制冷和中温制冷工况下分别增加了1.0%、1.2%;制热能力在额定制热、额定除霜和低温制热工况下增加了1.9%、2.9%、2.5%。微通道换热器空调器在结霜/除霜周期内性能系数(COP)增加了8.6%;除霜周期比翅片管式换热器缩短了28 min,表明微通道换热器空调器除霜更频繁。

纵向导热对错流式微型换热器总包换热系数的影响

采用三维数值模拟获得错流式微型换热器温度分布、总包传热系数和传热单元数,给出了总包传热系数关联式,通过一维对流-导热耦合模型给出纵向导热影响系数K.K为流体质量流量、流体比定压热容、流体和间壁固体热导率及换热器结构尺寸的函数.用K和关联式求得的总包换热系数相乘的方法预测错流式微型多通道换热器的总包换热系数,与模拟结果吻合较好.

微通道换热器两相分配特性对空调系统性能的影响

微通道换热器作为新一代换热器逐渐使用在家电领域,其结霜、除尘、排水、分液等都是目前亟待解决的问题。通过R22家用空调系统的标准性能实验台,对三种流程数不同的微通道换热器用作冷凝器和蒸发器时的温度分布均匀性和其对系统性能的影响进行实验,研究发现,微通道换热器在用作冷凝器和蒸发器时,温度分布不均对系统性能的影响分别达到7.3%和3.5%,并且流程数对于温度分布均匀性的影响在作为冷凝器和蒸发器时是不同的。

微通道换热器用于家用柜机空调时整机性能的对比实验研究

微通道换热器的应用日益普遍。文章通过将微通道换热器引入3 HP柜式家用空调,并对系统性能和充注量等进行了对比研究。实验表明:当只更换室内换热器,室内微通道换热器翅片间距为1.4 mm时,系统性能达到最优:与原机相比,系统充注量降低15.9%,制冷量基本相当,制冷COP提高2.2%;制热量比原机提高3.9%,制热COP则提高了11.2%。当将室内外换热器都更换为微通道换热器后,系统的充注量降低54%,与原机相比:制冷量提高0.8%,系统COP提高5.2%;当制冷剂更换为R290时,系统最优充注量降为500 g。

电动汽车热泵空调系统微通道换热器适应性研究

探讨管翅式换热器和多流程微通道换热器在同一电动汽车热泵空调系统中的性能差异,为电动汽车热泵空调系统中微通道设计和结霜控制的后续研究提供依据。试验比较在不同测试工况下采用微通道换热器和管翅式换热器的热泵型电动汽车空调系统的制冷特性及制热特性,结果表明:系统采用微通道换热器,车内外换热器体积分别减少57.6%和62.5%,有效减轻空调系统重量,有利于增加电动汽车续驶里程;制冷剂充注量减少26.5%,有利于降低温室效应。制冷工况下,系统制冷量和制冷系数分别降低4.1%～10.7%和1.7%～4.8%,说明将多流程微通道换热器应用于热泵系统还存技术难点,需要在微通道换热器流程设计、流量分配及压降等方面进行改进;制热工况下,系统制热量和制热性能系数分别降低1%～5%和4.2%～9.7%,但单位面积制热量提高16.7%～21.0%,当室外温度低于7℃时,室外侧微通道换热器出现严重结霜,极大影响系统的制热量和制热性能系数,需要进一步研究换热器结霜特性及融霜控制策略。