基于分排参数法的翅片管式换热器空气侧性能试验研究

将分排参数法应用于翅片管式换热器性能试验数据处理,并对该方法计算得到的各管排j因子和f因子与分布参数法计算结果进行对比,误差均处于±10%以内。基于分排参数法对换热器分排空气侧换热和阻力性能以及变工况性能进行试验研究,结果表明:换热器前排换热量占比较高,换热器管排数越多换热量分布均匀性越差;随着翅片间距的增大,换热量分布均匀性变好,翅片间距从2.5 mm增加到3.5 mm,第一排与最后一排换热量占比之差由17%减小到13%;换热量分布均匀性随管径的增大而变差,管径从10.23mm增大到16.73mm,第一排与最后一排换热量占比之差由14%增大到17%。随着管排位置后移,各排j因子和f因子均增大;翅片间距由2.5mm增加到3.5mm,各排j因子和f因子分别减小2.50%和7.68%;管径由10.23mm增大到16.73mm,各排j因子减小33.79%,f因子增大3.49%。随着风量和水流量的增大,换热量增大但增速降低;风量的增大能够增大出风相对湿度,而水流量的增大会使得出风相对湿度降低。

可变热源波纹翅片换热器流动传热特性数值研究

随着科技的进步与发展,现代家居产品的体感舒适性和健康性受到用户越来越多地关注。传统的灯暖换热器由于灯泡辐射区域小,所带强光对儿童眼睛可能存在辐射伤害,因此家庭浴室较多地从使用灯暖换热器转变为使用舒适性和安全性更好的暖风换热器。而暖风换热器则基本由PTC(Positive Temperature Coefficient)即正温度系数材料来充当加热元件。

翅片管换热器积灰对空气侧传热和压降影响的实验研究

文章选取室外实际运行的翅片管换热器,在采样分析其表面沉积粉尘粒度的基础上,搭建换热器积灰实验台,以平直翅片管换热器为测试样件,研究积灰对换热器空气侧传热和压降的影响。结果表明,换热器表面不同位置沉积粉尘的粒径分布规律相近,沉积粉尘的粒径集中分布在1~100μm;换热器空气侧积灰对压降的影响大于对换热的影响;高风速能够减小积灰对换热器空气侧传热和压降的影响,当风速从1.5 m/s增大到3.0 m/s,空气侧污垢热阻减小54%,压降增幅减小18.3%;换热器稳定后的空气侧污垢热阻及压降增幅,在低风速时随粉尘粒径的增大而减小,高风速时随粉尘粒径的增大而增大。

热泵空调翅片管换热器流路优化研究进展

换热器的性能提升对制冷与热泵系统能效的提升具有重大影响,其中翅片管换热器的流路优化由于无需额外的成本、易于操作,是换热器性能提升的重要研究方向。本文总结了国内外学者对翅片管换热器流路的优化方法和评价指标。主要方法有基于空气侧风速分布的优化以及制冷剂侧流量的优化,基于管路结构的优化(包括管径、管路分合点、可变流路),基于微元换热最大化的优化,基于不可逆损失最小的[火用]分析、熵产最小化、热阻平衡法以及遗传算法的优化。总结得出可变流路可以同时满足蒸发器与冷凝器的最佳流路,是冷暖两用制冷与热泵系统流路优化的最佳选择;此外,热阻平衡法可以同时优化蒸发器与冷凝器的流路,是当前适用性较好的优化方法。评价指标中等泵功率下换热量的大小与热阻平衡是较为通用的评价指标。基于上述分析,针对翅片管换热器的优化方法以及评价指标提出了展望与建议。

空调器冷凝器结构参数对其制冷剂积存量及系统性能的影响

在保持R290空调器系统性能的前提下,为降低冷凝器中制冷剂积存量,建立冷凝器性能综合评价模型,对冷凝器不同支路数流程的结构参数进行优化研究。结果表明:管径减小使得制冷剂积存量下降、COP下降;管间距和翅片厚度增大以及翅片间距减小均使得制冷剂积存量下降、COP升高;对冷凝器的制冷剂积存量和系统COP进行多目标优化,得到最优设计结构参数为四支路流程,管径5.74 mm,管间距19.67mm,翅片间距1.43mm,翅片厚度0.092mm。本研究可为R290房间空调器减少制冷剂充注量提供参考。

廊载空调翅片管冷凝器空气侧传热数值模拟研究

机场环境对廊载空调换热器性能影响复杂,目前尚缺乏对其翅片管冷凝器空气侧流动传热特性影响的研究。本文采用计算流体力学(CFD)方法对廊载空调翅片管冷凝器空气侧流动传热特性进行数值模拟,综合考虑不同入口速度、不同翅片间距和不同管径对空气侧性能的影响,并结合换热器空气侧综合性能评价指标进行分析。结果表明,适当增大入口速度、减小翅片间距及增大热管直径可以有效提高换热性能,且换热器空气侧综合性能随着雷诺数的增大而提高。

房间空调器小管径室外换热器流路优化

随着空调器的快速发展和国际铜价的持续升高,制冷空调行业采用的换热器在向着小体积、低成本发展的过程中往往面临着性能衰减的技术瓶颈。为突破此瓶颈,以一款冷暖型房间空调器翅片管式室外换热器为研究对象,将其换热管外径由7 mm减小至5 mm并在此基础上优化其流路,最终实现Φ5 mm换热器性能达到初始样机水平并有效降低换热器成本。首先,分别在5种标准工况下测试初始样机性能;然后,利用CoilDesigner软件来分析小管径化对换热器性能的影响,仿真结果表明,在不改变流路布置的情况下,Φ5 mm换热器的换热能力略有提升,但制冷剂侧压降增大4~7倍;进一步地,有针对性地设计了5种流路布置方案来探究分路数、分路汇合位置等因素对换热器传热及压降特性的影响规律,总结了小管径翅片管式换热器流路优化的思路,并设计了3种Φ5 mm管径室外换热器流路优化方案。仿真评估3种方案的可行性后制作样机进行性能测试,实验结果表明:方案(3)性能与原换热器相当,同时其材料成本可降低34.6%。

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%。

家用落地式空调L型换热器设计

目前家用落地式空调内机主要采用圆柱形外观,产品不断向小型化、高能效发展。针对圆柱形柜机的内机换热器进行设计,采用L型结构,借助CFD仿真确定换热器夹角,采用Midea Heat Exchanger仿真软件选择合适的制冷剂流路,最终制作换热器样件与原型机进行整机性能对比。结果表明,L型换热器夹角为80°时既有较高风量,又有足够的换热面积确保较高的换热量;在不同的制冷剂流路布置中,6支路对应的换热量最大,制冷剂分布均匀性和空气侧温度均匀性最佳;相比原型机,L型换热器额定制冷工况下的风量提升13.4%,额定制热工况下的风量提升10.8%,整机APF提升0.146。

基于双因素优选法和Taguchi法的涡流发生器结构及布置优化

为提高换热器性能,在雷诺数为1 000~4 400时,通过数值模拟方法研究新型双面交错排布式的涡流发生器的开孔方案及数量变化对翅片管式换热器传热和流阻特性的影响。采用双因素优选法设计涡流发生器结构,通过Taguchi法对布置位置进行优化设计,利用换热因子、摩擦因子和综合性能评价系数等指标对不同方案下翅片管式换热器的热工性能进行比较。结果表明:与单面布置涡流发生器的方式相比,双面布置方式综合性能更佳;涡流发生器开孔数量增多并不能使得摩擦因子持续下降,靠近涡流发生器尾端且仅开一个孔时综合性能较优;涡流发生器在第四排管布置与否对换热及流阻的影响不大,综合性能差异不大,但是随着涡流发生器继续减少,综合性能出现较大衰减。

辊道窑尾部热交换器传热特性及涡流强化

辊道窑烟气余热回收作为建陶企业节能降碳重要技术举措,回收烟气离不开热交换器。为提升AlN陶瓷换热器的流动传热性能,分析了翅片管AlN陶瓷换热器的热阻占比,通过建立翅片管AlN陶瓷换热器的流动传热模型,模拟研究了翅片间距、翅片厚度、管间距和涡流发生器对换热器流动传热性能的影响。结果表明:AlN换热器管外空气换热热阻为主要热阻,占比达到85%以上;当翅片间距、管横向间距、管纵向间距增大时,Nu增大,压降减小,三者对Nu值和压降影响较大;当翅片厚度增大时,Nu减小,压降增大,但翅片厚度对Nu值和压降影响较小;在所模拟的结构参数中,当翅片间距为5 mm、翅片厚度为1.2 mm、管横向间距为12 mm、管纵向间距为16 mm时,AlN陶瓷换热器综合性能最好。相同计算工况下,与光管AlN陶瓷换热器相比,翅片管AlN陶瓷换热器的总传热系数提升了378.24%~466.41%,与翅片管AlN陶瓷换热器相比,涡流发生器翅片管AlN陶瓷换热器的总传热系数提升了32.78%~88.76%。

热泵型空调器室外换热器结霜的霜物性时变特征分析

室外换热器结霜是影响热泵型空调器高效运行的重要因素之一,所涉及的翅片管换热器结霜过程受到换热器结构与运行工况的影响,存在明显差异,为换热器设计和系统运行控制带来了难点。基于微元段参数均值化假设和分布参数方法,利用三种结霜工况下翅片换热器结霜实验结果分析霜物性动态变化规律,通过公开文献数据对比研究换热器结构对霜物性参数的影响。结果表明:微元均值化霜密度、厚度和导热系数变化趋势均与理论预测趋势一致,导热系数与厚度的比值在结霜后期相互趋近,均达到约300 W/(m^(2)·K),表明结霜后期霜物性与换热器结构及工况的关联性减弱。以上结果能够为翅片管换热器结霜预测与运行控制提供简化手段。

涡流发生器选择性布置方式对换热器性能影响

为提高换热器性能,在雷诺数Re为500~3000范围内,通过数值模拟方法研究三角翼涡流发生器的15种不同布置方式对平直翅片管式换热器的传热和流阻特性影响。结果表明:在涡流发生器布置排数相同时,涡流发生器越靠近迎风侧,换热因子j提升幅度越大;所研究的15种排列j/j_(R)均随Re数的增大而增大。大部分情况下的f/f_(R)随着Re数的增大而增大。换热器迎风侧前两排加装涡流发生器(即case B1布置方式)的翅片管式换热器的α_(JF)(评价系数JF)提高了10.15%~11.12%,综合性能最佳。

空气预热器在超低氮燃气锅炉中的应用

为满足国内严格的烟气排放要求,大型燃气锅炉所配套的超低氮燃烧器一般都采用烟气再循环技术。该技术在降低锅炉烟气排放中氮氧化物的同时,也带来了因烟气混合而产生冷凝水的后续问题。通过运行实践中的不断探索,加之铝翅片不锈钢管式空气预热器的应用,使得上述问题得以很好的解决。

几种翅片管换热器的应用研究

介绍了翅片管换热器的特点、材料及型式 ,列出了 3种翅片管换热器的应用示例 ,分析了在不同应用条件下翅片管的应用情况 ,并给出了应用结果 ,为翅片管换热器的应用方法提供了借鉴 。

不同材料翅片管换热器特性的试验研究

针对目前对翅片管换热器的试验研究大多不涉及到接触热阻,或者实际上将接触热阻归纳到气体侧热阻中的问题,对翅片管换热器的接触热阻进行了研究,逐步积累有关的数据。利用风洞试验台研究了在相同的加工工艺条件下,基管和翅片材料对接触热阻的影响。通过对4种工程常用材料的翅片管换热器的试验研究,在工业常用的雷诺数Re范围内给出了换热和阻力特性的试验关联式。试验结果表明,在1 300〈RP〈4500的范围内，铁白铜管一铝翅片管外空气努赛尔数比304不锈钢管-铝翅片高28％～40％，在相同的加工工艺以及相同的翅片材料（铝）的情况下，304不锈钢管比铁白铜管增加的附加接触热阻为4．53×10^-3m^2·K·W^-1。本试验的不确定度为7．28％，接触热阻数据可靠，可供工程实际选用。

侧置梯形翼翅片管换热器流动与传热特性

针对某翅片管换热器的设计开发,应用RNG k-模型及SIMPLE算法,研究了侧置梯形翼纵向涡发生器的翅片管换热器和平直翅片管换热器在顺排和叉排两种排列方式下其流动与换热耦合特性。在雷诺数500~4 000的范围内,采用侧置梯形翼涡流发生器,顺排布置时,翅片管换热器综合性能因子提高了9.43%~22.67%,叉排布置时,综合性能因子提高了4.89%~14.87%。研究结果表明,侧置梯形翼涡流发生器可以有效地改善温度场和速度场的协同性,提高其换热能力,为设计高性能换热装置提供了参考。

翅片结构对翅片管换热器积灰与压降影响的实验研究

积灰对具有不同翅片结构的翅片管换热器均会造成长效性能的衰减。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,研究了翅片结构对积灰量及积灰后空气侧压降的影响。测试样件的翅片类型包括平直翅片、波纹翅片和开窗翅片;翅片间距范围为1.3~1.8 mm。实验结果表明:开窗翅片管换热器表面最容易沉积粉尘并增大积灰后压降,与平直翅片相比,波纹翅片和开窗翅片表面粉尘沉积量分别提高了25.6%和52.8%、积灰后压降增量分别提高了44.4%和165.6%;对于开窗翅片,小翅片间距有利于积灰并增大积灰后压降,与翅片间距1.8 mm的样件相比,翅片间距1.5 mm和1.3 mm的样件表面粉尘沉积量分别提高了26.2%和43.2%、积灰后压降增量分别提高了24.1%和49.4%;在积灰过程中,随着粉尘沉积量的增加,翅片管换热器空气侧压降先增大后保持稳定。

百叶窗式翅片换热器中的耦合传热

对汽车上常用的百叶窗式换热器的传热过程进行了分析,建立了翅片内导热与翅片间耦合对流换热的物理数学模型,并采用数值分析方法对该耦合传热问题进行了数值模拟计算.计算结果揭示了百叶窗翅片换热器内部的流场结构和换热状况.与经验公式计算结果相比,数值计算的百叶窗翅片换热器通道阻力和换热系数显示出与实测值更好的一致性.

翅片管换热器内部空气流场的数值模拟与实验研究

空气侧换热是制约翅片管换热器发展的一个主要因素,而风机-换热器单元的内部空气流场分布对空气侧的换热影响显著。本文用数值模拟和实验两种手段对一种'U'型翅片管内部空间的空气流场进行了研究。通过商用软件对该空间进行了三维数值模拟,研究结果给出了整场流速的详细分布。用干冰作为材料,对该空间进行了可视化发烟实验。在不同高度的速度分布上,数值模拟与实验结果吻合较好。结果显示正对风机的速度最大,换热最好。本研究为翅片管的优化提供了数据,为本领域的研究者提供了一个新的思路。