螺旋扭曲扁管传热流阻性能及工艺计算方法研究

螺旋扭曲扁管是一种非标换热管,成熟的热交换器计算商业软件,如HTRI、Aspen EDR等目前均尚未提供对应的计算模型,现有计算方法存在不统一、偏差大等问题。以螺旋扭曲扁管为对象,通过数值模拟计算、实验测试对其进行传热及流阻性能研究,综合利用HTRI传热计算软件,建立了一套螺旋扁管传热及流阻性能的通用化计算方法。进行了通用化计算结果、数值模拟分析数据、实验测试数据的对比,验证了通用计算方法的准确性,对螺旋扭曲扁管的工艺设计具有指导意义。

多通道平行流扁管-紧凑式翅片相变蓄热器蓄/放热性能

工业余热浪费严重、利用率较低且实际应用过程中受到时间和空间的限制,需要高效蓄热技术和装置来解决此类问题。提出一种将多通道平行流扁管与紧凑式翅片相结合的新型相变蓄热器,以水为载热流体,月桂酸为相变材料。实验研究了载热流体注入方式、流量、入口温度对蓄热器蓄/放热性能的影响,并分析小温差下蓄热器的传热特性。结果显示,该蓄热器相变材料填充率为82.5%,紧凑式翅片的采用极大强化了相变材料侧换热过程,蓄/放热性能优良。当载热流体入口温度分别为45℃和41℃时,相变材料约在270 min和75 min完成相变,最小蓄/放热温差可达2℃,最小温差时的平均蓄热比功率为25.18 W/kg,平均取热比功率为20.23 W/kg。

SCV螺旋扁管内超临界LNG流动传热研究

建立单根蛇形螺旋扁管内液化天然气(LNG)流动传热过程的三维数值模型,分析入口质量流量、运行压力等工况以及半轴比(纵向比横向)、旋转周数等结构参数对管内流体温度与换热系数的影响规律。结果显示:LNG在浸没燃烧式汽化器(SCV)螺旋扁管内的温度持续升高,在拟临界温度附近比热达到峰值,导致流体温度升高较为缓慢;弯管段发生二次流现象,导致此处对流换热系数骤升,在拟临界温度附近,比热达到峰值,对流换热系数也会有一定限度的升高;半轴比越低,流道越扁平,流体温度和对流换热系数越高;旋转周数变化对换热的影响较小;速度为0.4~1.0 m/s时,不同半轴比和旋转周数的综合换热性能评价因子(Nu/Nu_(0))/(f/f_(0))^(1/3)均大于1。

数据中心冷却用丁胞型扁管内冷凝传热和压降特性试验研究

针对丁胞型扁管内的冷凝传热和压降特性开展试验研究,分析干度、质量流速、饱和温度和热流密度对表面传热系数和摩擦压力梯度的影响。结果表明:在不同运行工况下,R245fa的表面传热系数均随干度的增大而增大;增大质量流速有利于提高表面传热系数,尤其是对于高干度区域;饱和温度改变对低干度区域的表面传热系数影响较小,但是当干度大于0.4时,饱和温度升高会导致表面传热系数略微下降;在整个干度区域内,不同热流密度对表面传热系数基本没有影响;质量流速和热流密度对摩擦压力梯度的影响与其对表面传热系数的影响相似,但是饱和温度升高会导致压降明显下降;丁胞型扁管的表面传热系数为常规流道的1.7~2.9倍,摩擦压力梯度为常规流道的4.3~10.9倍。

3003-H14铝合金微通道扁管波形冲压的摩擦边界条件优化

波形微通道扁管成为新一代热交换系统关键零部件,但是成形过程中截面畸变严重且受摩擦条件影响。本文建立了基于实验验证的3003-H14铝合金微通道薄壁扁管波形冲压成形-回弹有限元模型,模拟分析了动模-管坯摩擦系数μ_(1)和定模-管坯摩擦系数μ_(2)对截面畸变率分布和平均截面畸变率δh的影响。研究发现,筋的出现大大降低了扁管横截面的截面畸变量,但是对边缘孔的约束作用较弱。纵截面的畸变呈现为有规律的高低波动状态。对于横截面畸变,μ_(1)越大,δh越大;δh随着μ_(2)的增大,先减小后增大。在降低扁管整体的横截面畸变率时,应该考虑摩擦对之间的配合影响。对于纵截面畸变,μ_(1)和μ_(2)越大,δh越大。动、定模与管坯之间的润滑条件越好,越有利于降低纵截面畸变。μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.02和μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.17均为微通道扁管的最佳摩擦工艺条件。本研究能够为波形微通道薄壁扁管的精确成形提供借鉴。

改进FCOS模型的微通道铝扁管表面缺陷检测算法

针对微通道铝扁管表面缺陷的检测问题,提出了一种改进的FCOS(fully convolutional one-stage object detection)算法。设计一种特征卷积金字塔网络(feature convolutional pyramid network,FCPN),使模型能够自适应地混合不同层的特征图进行检测;在分析原始FCOS应用于狭长缺陷检测局限性的基础上,改进了模型的正样本部署策略,以降低模型对狭长缺陷的漏检;设计更加合适的映射函数与中心度函数,解决标注框外正样本点的回归问题与中心度计算问题;使用EIoU损失(efficient IoU loss)替换原模型中的IoU损失,进一步提高模型的回归能力。实验结果表明,在微通道铝扁管的表面缺陷检测任务中,改进后的FCOS模型达到了76.4%的mAP(mean average precision),相比于原始模型提高了7.7个百分点。

基于线阵相机的扁管表面划痕在线检测实验平台设计

大尺寸运动目标细小缺陷检测是计算机视觉检测领域的难点。该文设计了一种基于线阵相机的扁管表面划痕在线检测实验平台,使用三次Bezier曲线拟合的划痕检测算法对运动状态下的扁管进行检测。实验结果表明:该方法可以在复杂、不确定的背景噪声下检测划痕,满足工业现场的自动化检测需求。此外,实验平台集成了运动控制、图像处理等技术,可以作为一个综合性的计算机视觉实验平台,帮助学生深入学习视觉检测原理,提高创新实践能力。

螺旋扁管的换热性能研究

以雷诺数小于1000的流体为研究对象进行模拟研究,比较螺旋扁管和螺旋椭圆扁管之间的差别,同时分析2种管横截面的场协同角,并与直扁管和直椭圆扁管进行对比。结果认为,2种螺旋管壁面努赛尔数随雷诺数的增大而增大,变化趋势逐渐减缓;2种螺旋管的综合性能评价因子随雷诺数的增大而增大,且螺旋扁管的要高于螺旋椭圆扁管,在此工况下应选用螺旋扁管。自支撑结构的螺旋管,在相同雷诺数下,螺旋椭圆扁管的压力损失小于螺旋扁管,但其传热性能却不如螺旋扁管。

采用折叠扁管与挤压扁管的微通道换热器长效特性

对采用折叠扁管与传统挤压扁管的微通道换热器长效特性进行了对比研究。分别进行了标准盐雾腐蚀实验,对比腐蚀前后两个换热器样品的换热量、空气侧压降和总热阻变化情况,结果表明,折叠扁管的样品在腐蚀后的各项性能均优于挤压管的样品。传统挤压扁管样件的翅片与扁管连接处率先被腐蚀破坏,14d腐蚀后就可观察明显的翅片脱落现象,且在28d腐蚀后挤压扁管上出现泄漏;折叠扁管样件则是翅片率先被腐蚀,而翅片与扁管的连接处没有明显损坏,在49d腐蚀后折叠扁管没有出现泄漏现象。这是由于折叠扁管能方便地配备保护层,实现牺牲翅片保护扁管的方法,在腐蚀过程中能有效地保护更为重要的扁管。折叠扁管的长效特性优于传统挤压扁管。

空调用扁管校直切断机切断装置的设计

扁管被用于空调系统与发动机冷却系统中。在热交换系统中,高温高压的气态冷媒流经冷凝器,低温低压的液态冷媒流经蒸发器,两者均与外界空气进行热交换、液化放热、汽化吸热,经过降温的周围气体被风扇吹出,最终达到制冷的效果。作为重要组成部件,扁管需要保证长度一致、切口良好以及量产速度。通过对扁管高速切断方式的比较,以一名设计人员的视角,解读如何设计一种可靠的切断新结构。

扁管、微元肋扁管水力特性的实验研究(英文)

对扁管和微元肋扁管的水力特性进行了实验研究。实验所用最小扁管的当量直径为 0 .44mm。当采用实验方法获取扁管准确的摩擦压力降时 ,首先需要计算出口和入口的局部压力降。采用了一个全新的实验方法对入口、出口处的局部压力降计算进行了实验校核 ,确保了入口、出口局部压力降计算的准确性。实验研究表明采用常规的计算圆管压力降方法计算扁管摩擦压力降误差较大 ,计算微元肋扁管误差更大。

高扭曲比螺旋扁管的管内传热及流阻性能

以水为介质，研究了不同截面短长轴比（B／A=0．27～0．47）和扭曲比（即导程与直径比，S／de=17．19—50．62）的高扭曲比螺旋扁管的管内传热和流阻性能．实验结果表明：高扭曲比螺旋扁管的管内努塞尔数和阻力系数均随B／A值和S／de值的增大而减小，但随B／A值的增加而减小得更快，B／A值对高扭曲比螺旋扁管的管内传热与流阻性能影响更大；在相同雷诺数和普朗特数下，高扭曲比螺旋扁管管内的努塞尔数为光滑管的1．3～2．5倍；阻力系数为光滑管的1．2～1．5倍．文中还通过多元线性回归法对实验数据进行了分析，提出了高扭曲比螺旋扁管管内努塞尔数和阻力系数的准数方程式，其最大误差分别是12％和6％，从而为该类型螺旋扁管换热器的工程设计提供了依据．

扁管结构对平行流冷凝器制冷剂侧性能的影响

平行流冷凝器是一种新型高效紧凑式换热器,其在家用空调器中的应用还存在一些问题,如压降太大等,本文使用Yang和Webb推荐的扁管侧经验传热系数及摩擦阻力关联式,采用数值模拟的方法,研究了家用空调器中平行流冷凝器多孔扁管结构对其传热及压降性能的影响。结果表明:适当减小平行流冷凝器的扁管内孔高度、宽度、宽高比及扁管孔数,可提高其传热系数、增加压降。研究结果为家用空调器中平行流冷凝器多孔扁管参数的选取提供了理论依据。

螺旋扁管换热器传热与阻力性能

对不同结构的螺旋扁管管内传热及流体阻力性能进行实验研究,并与光管比较,选出传热与流阻综合性能较好的管型。同时对2台螺旋扁管换热器及1台外螺纹螺旋扁管换热器进行壳程传热与流阻实验研究。根据实验结果给出了管、壳程传热膜系数与阻力系数的经验关联式。

螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻性能试验研究

对4种不同结构的螺旋扭曲扁管换热器的管程和壳程传热与流阻性能进行了试验研究,并和采用圆管作为换热管的弓形折流板换热器进行了比较,根据试验数据回归出反映螺旋扭曲扁管换热器管程和壳程传热与流阻特性的关联式。研究结果表明,螺旋扭曲扁管换热器管程与壳程都有较好的强化传热性能,螺旋扭曲扁管的几何尺寸和流体Re对其管、壳程传热与流阻性能有重要影响。

大功率LED螺旋扁管水冷散热技术

提出了一种基于螺旋扁管的大功率发光二极管阵列水冷散热结构,并建立了机械模型.从换热设备小型化角度,以最优的换热效果和较低的水流功耗等作为换热器性能评价准则,对不同水速、管壁厚度、螺旋段长度、压扁厚度的螺旋扁管进行仿真分析.在某一换热工况下对螺旋扁管结构尺寸进行了优化,利用有限体积法求解了计算域,结果表明:优化后的螺旋扁管水冷结构具有很好的换热能力;对供电功率为180 W的发光二极管阵列照明系统进行散热,芯片最高温度为57.573 9℃,可为大功率发光二极管照明系统的散热器工程设计提供一定的参考.

螺旋扭曲扁管换热器的研究进展与工业应用

根据对流传热的场协同理论和螺旋扭曲扁管换热器的特殊结构,深入分析了螺旋扭曲扁管换热器的综合性能。回顾了螺旋扭曲扁管换热器在国内外研究进展情况,并对影响其综合性能的各影响因素进行了讨论,同时介绍了螺旋扭曲扁管换热器国内外工业应用实例。并对螺旋扭曲扁管换热器的进一步研究进行了展望。

微通道扁管挤压成形模拟及焊合质量的预测

采用刚塑性有限元软件DEFORM-3D对微通道扁管的挤压成形进行数值模拟,得到两种分流模具挤压微通道扁管时焊合面上静水应力、等效应力和金属速度的分布以及变化规律。利用Donati提出的K参数法对两种模具的焊合面焊合质量进行预测对比,得到平面模和球面模的焊合面焊合质量指标Kad值分别为154.7和196.0,表明球面模挤压得到的扁管焊合质量优于平面模。通过实验测量两种模具挤压得到扁管的爆破压力分别为18.5MPa和26.0MPa,表明球面模挤压扁管的承压能力高于平面模,并进一步验证了预测结果。

螺旋扁管折流杆换热器传热强化数值模拟研究

为强化折流杆换热器(RBHEs)的壳程传热,提出了用螺旋扁管代替传统圆管作为换热管应用于RBHEs,比较了螺旋扁管RBHES和传统圆管RBHEs的流动、传热和综合性能。结果表明:螺旋扁管RBHEs的管间速度更大,分布更加均匀;贴近换热管的壁面处,湍动能更大,流体温度更高。当入口速度低时,螺旋扁管RBHEs的传热系数大于圆管RBHEs,当入口速度高时,螺旋扁管RBHEs的传热系数小于圆管RBHEs。螺旋扁管RBHEs的压降比圆管RBHEs小33.60%。螺旋扁管RBHEs的综合性能评价指标(PEC)比圆管RBHEs的提高了65%~152%,且低速入口条件下,提高作用更明显。

扭曲扁管冷凝器强化传热及污垢特性实验研究

为了研究扭曲扁管在冷凝器中的运行特性,采用实验研究方法对扭曲扁管与普通直管的传热、流动阻力和污垢特性进行了研究。实验采用φ25×2.5的普通直管和由同种直管制成的扭曲扁管,扭曲扁管导程分别为120mm、150mm、180mm。实验表明,导程减小,阻力系数增大,扭曲扁管流动阻力系数约为直管的1.75～2倍。扭曲扁管的传热系数在洁净状态下约为直管1.2～2.3倍,在污垢状态下,约为直管1.8～2.1倍。随着Re增大,污垢热阻减小,但螺旋扁管的减小速度比直管更大,在Re=3000情况下螺旋扁管的污垢热阻与直管相近,当Re>6000时,螺旋扁管污垢热阻约为光管的0.16～0.42倍。通过分析,得出了污垢状态下实验扭曲扁管的最佳工作区。