融合热力计算的并联双U形换热器数值模拟

并联双U形换热器具有不同温度的两种或两种以上介质之间传递热量,尤其在流固热量交换过程受介质温度以及饱和度等因素的影响,换热器的换热特征和热阻计算难度较大。为此,提出一种基于热力计算的并联双U形换热器数值模拟方法。用积分思想将管内流体拆为微元容积,根据能量守恒定律,对各微元段体积建立微元方程。计算孔隙度、饱和度、渗透性以及过余温度场,采用热力计算方法土壤温度,获取土壤的吸附力与土壤饱和性,实现并联双U形换热器数值模拟。通过数值模拟回填材料导热系数、钻孔深度以及钻孔直径对换热器热阻的影响,基于此,设计仿真验证研究方法的有效性,结果表明,所提出的模拟方法能够准确模拟不同流速下换热器的换热特征、不同桩基长度下换热器排热情况,为换热器运行的稳定控制提供了可靠支持。

双D形管高效换热平行流蒸发器设计

为提升集液管封堵的可靠性,使其更加适用于高压力工况,进一步提高换热效率,设计了一种双D形管平行流冷凝器。设计的双D形管平行流冷凝器主要包括两层芯体、第一双D形管A、第二双D形管B。其长度方向的剖面为D形第一管体、D形板的第一插板、第一插槽、第二插槽等。通过设置第四插板,有效地均匀输送流体,延长了流体路径,提高了平行流蒸发器的热交换效率。第一插板插入第一插槽内实现了双D形管端部,并通过焊接的方式实现封堵,可承受更大的流体压力,封堵可靠性高。双D形管平行流冷凝器在减轻重量、提高集液管封堵的可靠性以及换热效率等方面具有突出优势,是我国汽车空调行业推广应用平行流冷凝器向轻量化、节能、环保方向发展的必然趋势,具有广阔的市场应用前景。

并联和串联连接的竖直双U型埋管地热换热器热短路的分析

利用地热换热器准三维传热模型,采用数值计算的方法对并联和串联布置竖直双U型埋管地热换热器支管间的热短路进行了分析;讨论了不同支管间距、不同回灌材料导热系数、不同深度,不同管内流量情况下的热短路。结果表明:并联连接的要比串联连接的热短路影响小。

桩基并联双螺旋型埋管换热器传热特性的数值仿真

摸清桩基并联双螺旋型埋管换热器的传热特性是进行合理设计、确保其高效运行的前提。建立了包含回水立管在内的桩基并联双螺旋型埋管换热器三维动态传热的仿真模型,利用其对现场实验的仿真复现及实心圆柱源热源模型解析解的对比验证了模拟结果的正确性。对桩身和土壤温度的模拟结果进行了分析,给出了沿管程、桩基内部以及周围土壤的温度分布。对连续和3种间歇运行模式下桩基并联双螺旋型埋管换热器的运行情况进行了仿真,揭示了其出口水温和单位管长放热量等性能参数的动态变化规律以及桩壁和周围土壤温度沿桩深和桩径方向的分布特征,提出了桩壁温度恢复百分比指标,定量评价了其在间歇运行模式下的温度恢复程度。表明了运停比越小,桩壁温度恢复程度越显著,但随着间歇运行周期的增加,每一间歇期的温度恢复程度呈现下降趋势。

套管管束式换热器的阻力特性和流量分配研究

对套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性进行了研究。研究的目的是确定套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性,找出流量分配的规律,通过对流量分配进行优化,解决套管管束式换热器的优化设计问题。研究方法是按照相似准则制造试验本体,建造试验台架并进行试验。试验验证了计算模型的正确性,得到了减小管间距可提高总传热系数的结果。

应用于换热网络优化的并行双层RWCE算法

换热网络规模越大,其解空间内极值点呈指数性增长,优化时不仅要求算法具有强大的全局寻优能力,局部解空间的高精度搜索也不可或缺。鉴于强制进化随机游走算法(RWCE)优化换热网络时难以兼顾局部搜索能力、易导致遗漏最优解的现象,同时为增大算法优化大规模换热网络的种群数量,本文将精细搜索和并行计算相结合提出了并行双层RWCE算法。算法基于多核并行技术,通过并行线程分配建立基础层和精细层,基础层在并行计算技术加持下,算法全局搜索能力大幅提升,精细层将基础层当前最优解实时精细搜索,避免了原算法差解代替优解现象。最后通过两个算例进行验证,结果表明并行双层RWCE算法不仅具有更强的全局搜索能力,且兼具高精度的局部搜索能力,在优化进程中有效保护了最优解。