翅片类型对热泵空调结霜特性的影响

通过实验研究了室外换热器采用平直、波纹、波纹/开缝翅片对热泵空调器动态结霜性能的影响。结果表明,在结霜工况下,平直、波纹、波纹/开缝三种翅片类型的系统制热量、COP和压缩机功率的峰值、平均值依次增大,其中,波纹/开缝翅片的各项平均值比平直翅片分别减小了14.57%、8.26%和7.11%。波纹/开缝翅片的性能参数最早开始衰减且衰减幅度也最大,其次是波纹翅片,平直翅片最晚开始衰减且幅度最小。结霜时,水蒸气变为霜的相变过程对传热具有强化作用,同时霜层减小了翅片间隙使风阻增大、室外风机流量减小,这对传热具有恶化作用。结霜时性能参数的曲线存在上升段和衰减段,与霜层微观成长特性一致:结霜初期,冰晶由粒状变为柱状,尚未显著阻塞翅片间隙,对传热的强化作用较显著,曲线处于上升段;结霜中后期,冰晶先沿半径成长,后又在柱状晶间隙堆垛,对传热的恶化作用较显著,曲线处于衰减段。

冷凝段翅片类型对热管抑制煤自燃的降温效应影响研究

为了研究热管冷凝段翅片类型对抑制煤自燃的降温效应的影响,实验研究了将热管插入加热煤堆后的降温效应。采用碳钢-水重力热管,在温度为75~20℃内,研究了不同冷凝段结构的热管对煤堆内部温度的影响,探讨了热管对煤堆内部温度场的影响规律。研究结果表明:相同时间段内弯曲垂直翅片热管作用下高温煤体在50℃前后降温速率衰减幅度为64.98%,大于无翅片、垂直翅片和圆形翅片3种热管作用下的煤体降温速率衰减幅度,即弯曲垂直翅片热管移热降温效果最好;弯曲垂直翅片热管对煤堆内部3个水平面温度场的影响有明显差异,在下水平面主要为热管工质相变移热,在中水平面及上水平面主要为热管管壁移热。

不同翅片类型对换热器性能影响的模拟计算

针对水-水换热蓄热水箱中的换热盘管,选取3种翅片类型,分别为环型、十字型以及H型。利用Fluent建立三维数值计算模型,在同一标准计算工况下,采用整体换热量、平均对流换热系数、Nu以及翅片效率4个参数对不同翅片类型下下的换热性能进行评价,并与光管情况进行对比。计算结果表明,3种翅片类型中十字型翅片换热性能最佳,其整体换热量、平均对流换热系数以及翅片效率均为最大值。与光管相比,十字型、环型以及H型翅片的整体换热量分别增加46.13%、4.23%、20.44%。

翅片结构对换热器结霜特性影响的实验研究

本文对空气源热泵的翅片管换热器表面霜层生长特性进行实验研究,通过红外热像仪对霜层表面温度进行测量,并用热电偶直接测量装置进行校核。分析了平片、波纹片、条缝片3种翅片类型及翅片节距对霜层厚度、结霜量、换热量的影响,并用霜层-湿空气界面条件等作为传热及传质驱动力分析了霜层生长规律。实验结果表明,波纹片及条缝片翅片换热器界面传热、传质驱动力高于平片,造成其表面霜层生长速度大于平片,而在结霜后期条缝片霜层生长速度显著加快;在3种翅片中,条缝片表面结霜周期最短,而平片表面结霜周期最长;波纹片换热器的平均换热量最大,比条缝片、平片换热器分别高出0.61%、2.67%;翅片节距对界面传热、传质驱动力的影响较弱,但翅片节距越大,其表面霜层厚度增长越快且结霜周期越长,大节距翅片换热器表面霜层较为疏松。综合考虑结霜-除霜周期中换热器平均换热量及空气侧阻力,结霜工况下波纹片换热器最佳翅片节距约为2.2 mm。

风力发电机液冷冷却器的性能分析及优化

为了研究大功率风力发电机液冷冷却器中翅片结构形式对冷却器整体性能的影响,采用数值计算的手段,建立了平直、打孔、凸台三类翅片的数学模型,分析了不同雷诺数Re下翅片结构尺寸对换热系数h及阻力损失Δp的影响,并利用综合性能评价因子h/Δp^1/3对其评价。结果表明:随着长宽比a/b的增加,打孔翅片h呈先上升后下降的趋势,Δp则呈逐渐上升的趋势,而凸台翅片h呈先下降再上升的趋势,Δp变化与打孔翅片类似;通过综合性能评价因子h/Δp^1/3评价比较可得,打孔翅片相对平直翅片整体提升12.7%,凸台翅片相对平直翅片降低50%。可见风力发电机冷却器中,采用打孔翅片整体性能较好。

换热器结霜特性实验研究

对换热器表面霜层生长特性进行了实验研究,分析了换热器类型、翅片间距及环境温度、相对湿度对霜层厚度、换热量及空气侧压降的影响。实验结果表明,在一个结霜周期内,波纹片换热器的平均换热量最高,霜层生长速度及空气侧流动阻力介于开窗片和平片之间,因此,在空气源热泵(ASHP)中推荐选择波纹片换热器;换热器的翅片间距越小或环境空气相对湿度越大,则结霜周期内的平均换热量越大,但霜层生长速度及空气侧流动阻力越大,结霜周期越短,会造成传热恶化以及除霜损失增大等问题,使系统COP下降,在实际应用中应选择最优的翅片间距,特别是对高湿度工况。环境温度在0℃—3℃工况下霜层生长速度最快,换热器的结霜周期最短。