翅片管强制对流散热器散热量确定方法

在研究分析翅片管内、外换热特性及其计算方法的基础上,通过对翅片管内水侧换热的理论计算和翅片管外空气侧换热的数值模拟分析,提出了一种用来确定不同结构参数时翅片管强制对流散热器散热量的有效方法并进行了实验验证分析,同时给出了该方法的应用算例.

正交试验设计在翅片管强制对流散热器结构优化中的应用

分析了影响翅片管强制对流散热器性能的主要结构因素,将正交试验设计引入到翅片管强制对流散热器结构优化设计中,为提高设计的准确性和可靠性创造条件.以矩形双管翅片管强制对流散热器的结构优化为例,探讨了各结构因素对矩形双管翅片管强制对流散热器性能的影响程度,给出了最优的结构参数组合.

强制对流下翅片管蒸发器表面结霜实验

翅片管蒸发器表面结霜是阻碍制冷系统高效运行的主要不利因素之一。利用恒温恒湿箱搭建强制对流下蒸发器翅片管表面结霜可视化实验平台,在环境温度0~8℃、相对湿度55%~75%及迎面风速0.8~2.4 m/s时,实时记录霜层动态生长过程,研究了环境温度、相对湿度和迎面风速对霜层生长特性及蒸发器换热性能的影响规律。结果表明:环境温度和迎面风速是影响蒸发器结霜的主要因素,结霜50 min,环境温度为0℃的霜层厚度比环境温度为8℃的提高了12.78%,迎面风速为2.4 m/s的霜层厚度比迎面风速为0.8 m/s的提高了14.66%,结霜量与换热量提高趋势相同。在结霜初期,相对湿度越大,换热量越大;结霜后期,相对湿度越小,换热量越大,并得到了换热量关于环境参数与时间的相关关系。

用于热泵采暖的强制对流散热器多参数耦合优化

为了提升热泵采暖系统的运行能效,提出一种强制对流散热器作为热泵的室内末端。以某典型办公室为例,在实测研究的基础上,采用CFD模拟该散热器营造的室内热环境状况,并在考虑热舒适性约束的前提下,以最大化节能潜力为优化目标,对强制送风速度和散热器表面温度进行同步优化。研究发现,送风速度和表面温度对室内热环境的影响具有耦合性。为避免人体吹风感,可在散热器出风口处安装导流罩。优化获得的送风速度为1.2~1.9 m/s,对应的散热器表面温度为41~45℃,表明该技术可带来较为显著的节能效益。

钢制翅片管对流散热器荣获住建部“康居产品认证”

鞍山浩特散热器有限公司2012年10月26日荣获住建部住宅产业化促进中心、北京康居认证中心授予钢制翅片管对流散热器“康居产品认证”称号（证书编号：KCPCI2—10—003号）。目前，鞍山浩特散热器有限公司成为采暖散热器行业第二家颁发住建部“康居产品认证”的企业。

泡沫镁散热器强制对流散热性能模拟研究

通孔泡沫镁合金因其比表面较大且金属骨架的导热系数大,兼具强度、硬度高等特点,有望成为散热器的核心材料,以解决电子产品的散热问题。本文通过数值模拟的方法对泡沫镁合金散热器在强制对流下的散热情况进行探讨。结果表明,泡沫镁散热器散热效果优于传统散热器。其结构参数对其散热性能影响较大,表面传热系数、压降都随孔隙率、孔径的增大而减小,但其综合散热性能却随着孔隙率、孔径的增大而增大。

用于高大空间的强制对流散热器送风角度的优化

结合工程实例,以用于工业厂房冬季供暖的强制对流散热器为研究对象,采用CFD模拟软件对3种不同送风角度下厂房内空气速度和温度分布进行了模拟研究。根据模拟结果,给出了合理的送风角度。

纵向内翅片管对流换热特性的实验研究及数值模拟

The fluid flow and heat transfer characteristics of internal longitudinal finned tube were investigated experimentally,and were compared with those of circular annulus tube. It was shown that the internally longitudinal finned tube had better heat transfer performance than the circular annulus tube with increase of pressure drop simultaneously.Numerical results based on the realized k-ε turbulence model agreed well with the experimental results.It was found that there existed a critical Reynolds number, that is, when Reynolds number was less than the critical value, the Nusselt number of internally longitudinal finned tube was smaller than that of circular annulus tube in laminar flow.In addition,the Reynolds number for the transition from laminar to turbulent flow was greatly decreased due to the existence of internal fins.

波纹内翅片管中对流换热与阻力特性的实验研究

本文研究了空气在一种波纹内翅片管内强制对流的换热与阻力特性,得出了所测参数范围内换热Nusselt数和阻力系数f随Reynolds数变化的实验关联式,并与类似波纹内翅片管的换热效果进行了比较,结果表明波纹内翅片管换热强化的程度与其结构有很大的关系。

两种内翅片管对流换热与阻力特性的实验研究

本文通过实验方法研究了当内翅片管几何尺寸及形状基本相同时,在内翅片上增加凸起对其换热和阻力的影响,并拟合出了所测参数范围内换热和阻力的实验关联式,结果表明在翅片管上增加凸起确实有强化换热的作用,同时阻力增加明显。通过对实验管综合性能的比较,发现增加凸起的换热管更适用于压缩机中冷器。

两种内翅片管对流换热特性数值模拟

应用层流模型及湍流模型数值模拟方法,结合两种边界条件处理方法分别对两种纵向内翅片管内的流动与传热性能进行了研究,其中湍流计算采用可实现k～ε两方程模型。将两种计算模型数值结果与实验结果进行了对比,结果表明:湍流模型数值模拟结果较层流更接近于实验值,同时发现两种内翅片管内流动从层流发展到湍流的临界雷诺数远小于传统光管的临界雷诺数。针对湍流模型模拟结果分别拟合出了两种内翅片管Nu-Re及f-Re的关联式,拓宽了实验数据的应用范围;通过场协同原理定量对比分析了两种内翅片管强化换热机理,研究表明纵向突起内翅片管的场协同程度好于纵向平翅片管,起到强化传热的作用。

纵向带突起内翅片管强化传热研究

通过试验和数值模拟方法对一种带突起内翅片管内的对流换热特性进行了研究,并与直内翅片管的流动与传热特性进行了对比,实验表明带突起内翅片管的换热特性优于直内翅片管,起到了强化传热的作用,但同时其流动阻力相应增加。应用可实现k-ε两方程湍流模型,模拟了带突起内翅片管内的流动与传热过程,计算结果与实验结果符合良好。结果表明:翅片管内周期性的突起改变了其内部流场及温度场的分布情况,相对于直内翅片管而言,产生了有利于强化换热的二次涡流,对流动边界层起到了一定的破坏作用,同时增加了其流场的湍动能,提高了换热壁面附近的温度梯度,强化了传热。

波纹内翅片管内空气强化传热特性的研究

研究了一种波纹内翅片管的换热特性,得出了所测参数范围内沿程温度及换热系数分布特点,并比较了相同管径的内翅片波纹管和光管的综合换热效果,结果表明:高Re数时管子与翅片间的接触热阻对传热性能有较大影响;波纹内翅片管的综合换热效果强于光管,而且在低流速下换热强化效果更加明显。

插片式热管翅散热器开发与试验研究

为提高电子元器件翅片散热器的散热性能,开发了一种插片式热管翅散热器,并分别在自然对流和强制对流条件下对其进行了试验研究,试验结果表明:在自然对流条件下,热管翅散热器和常规散热器对热源温度的控制差别并不明显,但随着加热功率的提高,热管翅散热器优势逐渐显现。在强制对流条件下,热管翅散热器热源表面平均温度比常规散热器低16.5℃左右;随着加热功率的增大,热管翅传热性能提高,热管翅散热器热源表面平均温度升高的幅度低于常规翅片散热器,证明热管翅散热器更适用于大功率器件的散热。插片式热管翅散热器通过提高翅片材料导热系数的方法来提高翅片效率,能够有效提高散热器的散热性能。

插片式热管翅散热器数值模拟研究

基于常规插片式散热器的工艺及结构,开发出一种翅片效率更高的插片式热管翅散热器,并用ICEPAK软件对其进行了数值模拟研究。结果表明:在自然对流条件下,插片式热管翅散热器的热源表面中心点温度比插片式散热器低7℃左右,总热阻低0.13℃/W,说明插片式热管翅散热器具有更好的均温性和传热性能;强制对流条件下,在相同的加热功率和相同的风速下,插片式热管翅散热器热源表面中心点温度和散热器总热阻均明显低于插片式散热器,说明热管翅散热器散热效果很好。

强制对流深冷翅片管表面霜层生长行为研究

耦合欧拉模型和相变传质速率模型,建立强制对流深冷工况下空浴式翅片管表面霜层生长的热质传递模型,利用CFD模拟研究强制对流深冷翅片管表面霜层生长行为,分析空气流速、空气温度、空气相对湿度对翅片管表面结霜的影响。结果表明:对于翅片管表面温度143 K的深冷工况下,常温湿空气强制横掠深冷翅片管时,迎风面翅片上的霜层生长速率大于背风面。结霜60分钟时,空气流速每提高1 m/s,则翅片管表面霜层平均厚度增加12.8%;空气温度每提高5 K,则翅片管表面霜层平均厚度减少5.47%;空气相对湿度每提高20%,则翅片管表面平均霜层厚度增加18.63%。

基于空气紊流的中空底孔微柱阵列设计及强化散热数值研究

为了深入了解微结构对散热器换热性能的影响,实现不同工况下的高效冷却,本文针对不同散热器结构设计,对其与空气对流换热性能进行了研究。采用计算流体力学数值模拟方法,通过改变散热器单元的数值模拟条件、如来流方向、来流速度、热流密度等,对不同微结构形状、排布的换热单元的换热效率及流动情况进行了研究。结果发现,中空微柱结构散热器效果优于微翅片结构或翅片-微柱混合结构。中空微柱的优势在于促进了微柱周围空气的局部紊流,从而提高了近壁面边界层内冷空气平均流速。在垂直来流情况下,该设计有利于充分利用空气动能,对微柱内外散热面进行冲刷,从而提高对流换热效率。分析发现,随着微结构高度的增加,换热的提升比例降低。随微结构密度变化,散热器的平均传热系数存在一个峰值。这表明在考虑材料利用率的情况下,微结构参数存在一个最优值。本文设计优化的空心微柱在高5 mm、间距6 mm的情况下,换热性能达到最优值,与传统微翅片相比可将平均温度降低10%~15%。

弹性供暖下2种太阳能供暖系统保证率对比研究

众多学者对冬季睡眠热舒适的研究表明,人体在夜间睡眠状态下对温度的需求低于白天水平。在此基础上,对太阳能供暖的常用末端方式——地板辐射供暖系统与低温强制对流散热器供暖系统进行了实测。结果显示:低温强制对流散热器供暖工况下的太阳能保证率比地板辐射供暖高7%左右;夜间降低供暖温度后,地板辐射供暖和低温强制对流散热器供暖的太阳能保证率均提高11.5%。