Localized Theoretical Analysis of Thermal Performance of Individually Finned Heat Pipe Heat Exchanger for Air Conditioning with Freon R404A as Working Fluid

This work contributes to the improvement of energy-saving in air conditioning systems. The objective is to apply the thermal efficiency of heat exchangers for localized determination of the thermal performance of heat exchangers with individually finned heat pipes. The fundamental parameters used for performance analysis were the number of fins per heat pipe, the number of heat pipes, the inlet temperatures, and the flow rates of hot and cold fluids. The heat exchanger under analysis uses Freon 404A as a working fluid in an air conditioning system for cooling in the Evaporator and energy recovery in the Condenser. The theoretical model is localized and applied individually to the Evaporator, Condenser, and heat exchanger regions. The results obtained through the simulation are compared with experimental results that use a global approach for the heat exchanger. The thermal quantities obtained through the theoretical model in the mentioned regions are air velocity, Nusselt number, thermal effectiveness, heat transfer rate, and outlet temperature. The comparisons made with global experimental results are in excellent agreement, demonstrating that the localized theoretical approach developed is consistent and can be used as a comprehensive analysis tool for heat exchangers using heat pipes.

Localized Theoretical Analysis of Thermal Performance of Individually Finned Heat Pipe Heat Exchanger for Air Conditioning with Freon R404A as Working Fluid

This work contributes to the improvement of energy-saving in air conditioning systems. The objective is to apply the thermal efficiency of heat exchangers for localized determination of the thermal performance of heat exchangers with individually finned heat pipes. The fundamental parameters used for performance analysis were the number of fins per heat pipe, the number of heat pipes, the inlet temperatures, and the flow rates of hot and cold fluids. The heat exchanger under analysis uses Freon 404A as a working fluid in an air conditioning system for cooling in the Evaporator and energy recovery in the Condenser. The theoretical model is localized and applied individually to the Evaporator, Condenser, and heat exchanger regions. The results obtained through the simulation are compared with experimental results that use a global approach for the heat exchanger. The thermal quantities obtained through the theoretical model in the mentioned regions are air velocity, Nusselt number, thermal effectiveness, heat transfer rate, and outlet temperature. The comparisons made with global experimental results are in excellent agreement, demonstrating that the localized theoretical approach developed is consistent and can be used as a comprehensive analysis tool for heat exchangers using heat pipes.

锅炉水冷壁管鳍片对漏磁检测影响的分析

漏磁检测技术可应用于锅炉水冷壁管内腐蚀缺陷的检测中,而锅炉水冷壁管的鳍片会对漏磁检测产生影响,因此,对有无鳍片的水冷壁管建立三维模型,分别分析缺陷处漏磁场的空间分布状况,并进行对比,最后开展了试验验证。试验结果表明:有无鳍片水冷壁管的漏磁场强度均随腐蚀缺陷尺寸的增大而增大,两者趋势相同;鳍片的存在会分走一部分磁场,使缺陷处的漏磁场强度减弱,漏磁信号变小,漏磁特征信号强度下降40%左右。试验能够为漏磁检测技术在锅炉水冷壁管中的应用提供理论支撑。

旋转热管砂轮冷凝端单翅片对流换热仿真研究

为优化旋转热管砂轮冷凝端结构,在冷凝端添加翅片,增大散热面积,实现有效散热,从而提高换热能力。应用FLUENT软件对旋转热管砂轮冷凝端单翅片进行对流换热仿真研究,通过建模分析翅片高度、翅片厚度、冷风条件、转速对冷凝端换热性能的影响。研究表明,当翅片高度为6 mm,翅片厚度为1 mm时,冷凝端外壁面的平均对流换热系数最大,平均温度最低。当冷风压力为0.6MPa时,冷凝端换热性能较好。随着旋转速度的加快,冷凝端外壁面平均对流换热系数增大,表明换热能力不断提高。仿真研究结果为旋转热管砂轮冷凝端结构优化及后续磨削试验提供了参考,具有较高的实际工程应用价值。

激光熔化沉积制造翅片热管管壳

为了提高核电热管的散热效率,采用激光熔化沉积技术在316热管的冷凝段管壳上制造了316散热翅片。用扫描电镜(SEM)观察了热管及翅片的显微组织,用能谱仪(EDS)进行元素分析,并测试了显微硬度和散热性。结果表明,激光熔化沉积的316翅片外形精度符合要求;翅片的平均硬度为280.92 HV0.5,比不锈钢管的平均硬度(209.9HV0.5)高33.8%,且硬度均匀性好;翅片热管的低温效率提高了16.7%,高温散热效率提高了32.9%。翅片晶粒主要有2种结构:等轴晶粒,柱状或枝晶状晶粒;翅片硬度提高的主要原因是细晶强化和位错强化;基材与翅片之间、翅片每层之间结合良好,精度高,是热交换量增大的保证。

带水套夹层排气管的铸造工艺

介绍了一种带水套夹层排气管铸件的结构及技术要求,详细阐述了该铸件的砂型铸造工艺,最后指出:制作专用工装并配合芯铁可以防止砂芯变形;水腔砂芯采用止台密封方式,可以减小砂芯结合面间隙,避免铸件内腔披缝;合箱后通过芯头预留孔埋砂固定砂芯,可以保证铸件壁厚尺寸;封闭式浇注系统配合使用过滤网,可以避免铸件夹渣缺陷;上模增加出气孔,可以避免铸件炝火、气孔缺陷;一型2件的树脂砂造型生产方式,可以确保铸件满足技术要求。

涡发生器强化环形翅片管束管外传热的数值研究

针对大型商用厨房排烟温度高、能源利用率低等问题,提出了一种大型商用厨房余热回收再利用系统,该系统以分离式热管换热器作为主要的换热元件。对热管换热器蒸发段环形翅片管束管外进行强化传热数值模拟,通过增添涡发生器来提升环形翅片管外的综合换热性能。研究表明:内八型摆放形式的矩形涡发生器,其综合评价因子相较于其他涡发生器和摆放形式更优,能更好地压缩管后低速回流区的涡旋,产生纵向涡,加剧冷热流体掺混,努塞尔数比环形光翅片提升了42%~58%,综合评价因子提升了16.2%~35.6%;涡发生器在环形光翅片上相对位置为极径14 mm,极角60°和75°时,管束的综合换热性能更好。

螺旋翅片强化定形机热管换热器的空气侧流动与传热性能

以螺旋翅片强化定形机热管换热器为研究对象,使用Fluent软件对空气侧流动与传热过程进行数值计算,对比分析了螺旋翅片管、平直翅片管和光管的传热性能,得到了螺旋翅片厚度、间距、横向管间距对热管管束性能的影响结果。计算分析入口风速为2~8 m/s、翅片间距为3~6 mm、翅片厚度为0.8~1.2 mm、横向管间距为50~90 mm的不同参数组合模型的努塞尔数Nu、欧拉数Eu、综合评价因子j/f。结果表明:新风入口速度增大,Nu与j/f减小,Eu增大,换热器换热性能下降,所受阻力增大,因此入口风速不宜过大;螺旋翅片的强化换热效果最好,综合评价因子j/f比平直翅片、光管提高了9.27%、202.30%;在一定范围内,减小翅片厚度和横向管间距能够提升换热器的换热性能,翅片间距为5 mm时热管管束综合性能最好。

圆筒状热交换器的结构设计分析与验证

现有燃气热水器受传统热交换器的结构限制,外形以长方形居多,形态较为单一。本文设计了一种具有弧形换热片的热交换器,以满足小空间、不同形态的燃烧换热需求,通过仿真分析,找出最优的换热片表面结构布局方案并对其进行做手板实验验证。结果表明:设计有导流孔、阻流板、导流板等结构的弧形换热片可更好地应用于异型热交换器结构,能得到更高的换热效率、更低的烟气排放,也为进一步提升热交换器性能、改变传统换热结构提供了设计参考。

涡发生器与螺旋片强化不同曲率的壳侧传热

为考察涡发生器与螺旋片对不同曲率的套管式换热器壳侧的传热强化效果,在不同中径的壳侧安装了相同密度的螺旋片和三角翼型涡发生器。以空气为介质,在Re=680～16000范围内,采用实验和数值模拟方法研究了壳侧的传热和阻力特性,考察了不同曲率下复合强化的壳侧的综合性能,分析了传热强化机理。结果表明,曲率越大,壳侧传热系数越高,摩擦因数越大。对曲率分别为0.131、0.321和0.440的3种换热器壳侧,涡发生器将其传热系数平均提高了31.52%、20.83%和18.33%。小曲率和复合强化的壳侧综合性能更好。涡发生器改变了换热器壳侧的流场结构,提高了速度场和温度场之间的协同性,从而提高了换热器壳侧的传热效果。

螺旋片强化的套管式换热器壳侧传热特性

为揭示螺旋片强化套管式换热器壳侧传热的机理,以指导此类换热器的进一步强化,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧的传热和阻力特性进行了实验研究,并与光滑内管换热器进行了比较;利用可实现的k-ε湍流模型,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧流体的流动和传热特性进行了数值模拟,研究了正交螺旋坐标系下壳侧螺旋通道中的流场结构。实验结果表明,螺旋片能显著提高套管式换热器壳侧的传热性能;在Re为4000～14000,螺旋升角分别为45°、37°、27°、14°的换热器的传热系数是光滑内管换热器的1.3～4.2倍;螺旋升角越小的换热器传热效果越好,但压降也越大。数值模拟结果表明,螺旋片能改变壳侧流场结构,使流场中产生了二次流动,从而强化了传热;螺旋升角越大,螺旋通道中心处的二次流动越弱。因此,对于螺旋升角较大的换热器,采用螺旋片复合其它强化技术改善螺旋通道中心处的二次流动状况是进一步提高其传热性能的关键。

相变蓄热装置的研制及放热性能测试

相变蓄热装置因其体积小、蓄热量大、放热温度均匀等特点在热能储存方面有很广阔的应用前景。针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,研制开发了一种在低谷用电时段储存电能、在用电高峰时放热的相变蓄热装置,装置中加装了强化传热的导热翅片和放热的换热盘管。在不同出水流量下对放热过程中的热工参数进行了测量。通过对测试结果分析可知,导热翅片起到很好的强化传热作用,此设备具有体积小、蓄热量大、放热均匀、便于控制等特点。它适用于对热能的储存,也便于把储存的热能以多种形式供给用户。

递推式变高度矩形喷嘴射流模型

为计算高速气流穿越肋片管管束的轴向速度 ,提出并建立了递推式变高度矩形喷嘴射流模型 .将高速气流穿越肋片管管束视为气流通过一串矩形喷嘴 ,各喷嘴出口气流视为射流 ,分析了模型递推计算应遵循的规律 .所提出的模型可有效地描述并计算高速气流穿越肋片管管束时的速度变化 .

空冷散热器开缝翅片管束外空气流动传热特性研究

在传统平直翅片上表面上开孔、开缝是有效强化翅片管空气侧传热的方法。通过对典型空冷翅片管束的流动传热性能进行数值模拟得到开缝翅片管束的流动阻力和传热系数随迎面风速变化规律,拟合得到了流动摩擦因子和努谢尔特数随雷诺数的无因次关系式。结果表明:随着迎面风速加大,空气会对换热阻力产生不同程度的影响,但换热性能的增加幅度高于压降的增加幅度。模拟结果与试验结果吻合较好。

异型高温热管翅的实验研究

对一结构特殊、长为 6cm的异型高温热管翅在不同的工况下进行实验研究。通过改变蒸发段长度、绝热段长度、冷凝段长度、散热条件及其放置位置 ,观察其壁面温度分布情况 ,掌握其最佳工作状况。结果表明 ,当热管翅水平放置且在自然环境下散热时 ,不凝性气体的影响使热管翅冷凝段末端温度偏低 ;当蒸发段长度太长时 ,热管翅蒸发段会出现过热点 ,而冷凝段出现温度回升现象 ;若使热管翅的冷凝段在有限空间散热 ,则温度回升现象消失 ;当热管翅倾斜放置时 。

补偿导流管技术应用于双尾鳍船型的研究

在分析双尾鳍船型尾部伴流场的基础上 ,采用补偿导流技术对“西江 30 0 0t级江海直达集装箱船”进行模型试验与研究 .结果表明 ,补偿导流对双尾鳍船型的尾部伴流场的整流效果十分显著 ,可节省燃油 7.5 % ;同时能够减少由于螺旋桨激振力引起的船体尾部振动 .

LED散热技术及其研究进展

LED的散热问题是掣肘LED发展的最为关键的问题。本文首先介绍结温对光衰和寿命的影响,分析了热产生的原因以及热传导过程的热阻;其次,介绍了几种衬底和基板材料;然后总结目前几种主要的LED散热手段,包括散热翅片、热电制冷技术、热管技术,并简单的介绍了液冷、风冷等其他散热技术;最后分析比较各种散热技术的优缺点,并展望LED散热技术的发展趋势,热管技术具有无额外动力需求、技术成熟、散热性能高等独特的特点,如何将热管技术与其他散热技术想结合并应用到LED领域中去,将成为今后研究的趋势之一。

水平放置高温热管翅起动性能分析

对一水平放置的高温热管翅进行实验研究,给出了高温热管翅起动温度随时间变化的曲线。实验结果表明,高温热管翅起动温度为460℃,热管翅的冷凝段在起动过程中有较好的等温性。若将热管翅倾斜放置一段时间后再进行水平起动测试,则发现冷凝段出现明显的不等温现象,冷凝段末端温度低于水平放置的冷凝段末端温度。进一步分析还表明,高功率下起动热管翅将缩短起动时间。

翅片椭圆管簇换热器在新风机组中的应用

指出了目前新风机组中使用板形翅片圆管簇换热器的缺陷，介绍了板形翅片椭圆管簇换热器的优点及计算方法，评价了带有翅片椭圆管簇换热器的新风机组的应用前景。

以R600A为工质的分离式热管的实验研究

对分离式热管的整体热量传递特性进行了实验研究。以蛇形翅片管作为冷凝段和蒸发段进行热管实验,探讨了蒸发器进风面风温及分离式热管蒸发器与冷凝器之间高度差、工质充注量对分离式热管的影响。实验表明,随着蒸发器进风温度的升高,蒸发器与冷凝器换热系数都是呈现先增大后减小的趋势。在冷凝端进风温度恒定为16.55℃、蒸发端进风温度低于60℃时,以R600A为工质的分离式热管的传热量曲线近似于二次曲线,蒸发端进风温度高于60℃时,其传热量曲线近似于一条直线。加大充液率及增加蒸发器与冷凝器的高度差,分离式热管的传热能力均会得到提高。