Transient Performances of a Two-Pass Gas-to-Gas Crossflow Heat Exchanger

In this paper a lumped parameter model of a two-pass gas-to-gas crossflow heat exchanger with high speed air flow has been presented for the investigation of its transieat behaviours. The effects of both the changes of inlet temperature and flow rate on outlet temperature can be predicted with this model.The calculation results under typical conditions are compared with experimental results and good agreements are obtained.

Effects of Heat Exchange Tube Structural Parameters on Performance of Vehicle Radiator

In order to improve the performance of vehicle radiators, a two-dimensional heat transfer steady-state model of the radiator was set up. The influence of the structural parameters (axial ratio) of the heat exchange tube on the windward side on the heat transfer performance of the radiator was studied. With the increase of the axial ratio of the heat exchange tube on the windward side, the heat exchange capacity of the heat exchange tube surface slightly decreases. The heat exchange area increases significantly, which increases the total heat exchange of the radiator and improves the heat transfer performance of the radiator. When the axial ratio increases from 1.0 to 2.0, the average surface heat transfer capacity decreases from 5664.16 W/m2 to 5623.57 W/m2.

套管式CO_(2)蒸发器的性能模拟与优化计算

为优化设计套管式CO_(2)蒸发器,达到提高换热器效率的目的,采用稳态分布参数法对其建立仿真模型,并对模型精度进行实验验证。分析蒸发器内外部条件、结构参数对换热性能的影响,并分析干涸现象与管长的关系。结果表明:蒸发温度和质量通量对换热性能影响较大,蒸发温度由4℃降至-4℃,制冷量下降4 500 W/(m^(2)·K);质量通量每升高100 kg/(m^(2)·s),换热系数平均升高约1 000 W/(m^(2)·K);在设计工况下,干涸前CO_(2)流体所行进管路长度先下降再升高,且在蒸发温度为0℃达到最低点。在结构参数方面,外管管径为23 mm时,蒸发器换热效果较好。当冷冻水温度从11℃降至10℃时,压降下降3.5 kPa,明显低于其他温度情况下的压降情况。

板翅式换热器的强化传热数值模拟

为开发效率更高的板翅式换热器,对锯齿形板翅式换热器性能的影响因素进行深入研究。采用数值模拟的方法,建立锯齿形板翅式换热器模型后进行仿真计算,采用单一变量法分别对比分析翅片厚度、间距及高度3种结构参数下板翅式换热器的换热性能和流动特性。分析得出:在研究范围内,换热器综合性能随翅片厚度的降低小幅度增加,翅片间距的增大则会造成换热器中整体翅片数量的减少,减小对流体的扰动,降低换热器总体换热量,相比之下翅片间距为18 mm的翅片综合性能最优。降低翅片高度会增大流道内阻力,高度为48 mm时的翅片综合性能要优于其他尺寸。综合考虑间距较小、翅片高度偏低且翅片厚度更薄时翅片的综合性能最佳,然而翅片厚度越薄往往对制造工艺和经济成本的要求越高,可能得不偿失。

复合材质地埋管换热器匹配参数设计及应用性能比较

通过对复合管材换热器进行重新设计,对比了复合管材和常规PE管在不同地质条件、不同回填材料和极端工况下的换热性能,并对复合管材换热器的经济性进行评估。实验结果表明:使用复合管材的地埋管换热器比使用PE管的换热效果好,理论热阻和模拟热阻差值超过18.0%;土壤和回填材料的导热性能越高,复合管材的性能增益率越高,均超过10%;在2种极端工况下,复合管材的日平均换热功率分别比PE管高出16.9%和7.2%;复合管材换热器的经济性最高,比石墨管和不锈钢换热器节省了25%和19.6%;为地埋管换热器的设计选型和节能优化提供了参考依据。

城市轨道交通车站套管式地下换热器换热性能影响参数分析

套管式地下换热器的换热性能是限制地源热泵技术在城市轨道交通车站环控系统推广应用的难点之一。通过与室内模型试验结果进行对比,验证了套管式地下换热器换热过程数值计算模型结果的准确性;选取多个影响参数,采用该数值计算模型,计算得到了各参数值对套管式地下换热器换热性能的影响。设计了正交试验,分析了各影响参数的显著性水平。结果表明:提高回填材料导热系数和进水温度,增加地下换热器直径,均可提高单位井深换热量;提高土体初始温度、增加地下换热器地埋管长度,单位井深换热量呈下降趋势。土体初始温度和进水温度对单位井深换热量的影响最为显著,回填材料导热系数和地下换热器直径对单位井深换热量影响较为显著,地下换热器地埋管长度对单位井深换热量的影响较小。

化工应用换热器不同结构参数及性能分析

针对换热器在实际工作状态中效率低、能量损失严重问题,对影响管换热器性能的多个结构参数的规律进行研究,通过改进热性能j系数和阻力性能f系数两项指标,得到了一组符合多条件要求的结构参数较优解。分析对比改进前后的模型,经过改进后,换热器换热性能j系数提升了4.20%,阻力系数f降低了77.38%,数据表明经过改进后的翅片管换热器虽然换热性能未有明显提升,但极大地降低了其阻力性能。

热泵平行流换热器结构参数对换热性能的影响

采用正交试验法及模拟仿真分析,研究了热泵平行流换热器的结构参数对换热器换热量等指标的影响。结果显示:扁管宽度是对换热器换热量影响最大的因素,贡献率达43.1%;随着扁管宽度增加换热器换热量大幅提升。扁管厚度对换热器换热量影响较大,贡献率达29.7%;当扁管厚度超过2 mm,随扁管厚度增大换热器换热量大幅下降,这主要与换热器背风侧的气流低速区较大,且换热效率低有关。翅片卡槽间距对换热器换热量贡献率为20.8%,翅片卡槽间距为11 mm时换热器换热量最优。翅片卡槽深度对换热器换热影响较小。

换热器特性参数与热力性能熵产分析

引入无量纲熵产数NS表示换热器热力完善程度,对换热器进行性能熵产分析与评价,研究了表征换热器换热性能的特性参数:进口温度比α、预热温度比β、水当量比W、效能ε、传热单元数NTU及流型对换热性能的影响及相关关系。研究表明,NS值随α增大而增大;提高β值(大于临界值),可降低NS值;NTU值应大于1,考虑经济性,其值不宜过大;W<1的非平衡流是造成有效能损失的原因;应使W趋于1;ε值大于0.5而趋于1,可减少不可逆性及提高换热率。通过熵产分析,可揭示换热器能耗产生的原因,确定热力参数的优化匹配,达到节能目的。

两股流板翅式换热器动态性能研究的集中热容模型

从集中热容模型出发,导出了两股流板翅式换热器流体出口温度对冷流体进口温度(或流量)扰动的传递函数,实验结果证实了其正确性。详细的分析表明,传递函数适用的线性区域,不受温度变化限制,对流量变化要求为Δm/m<30％。两者叠加以后,线性区域限于两者的变化量均在20％之内。

对单相换热器集总参数模型动态初始负偏移的机理分析

以单相换热器的传热方程和能量平衡方程为基础 ,对不同类型集总参数模型的动态响应的差异 ,尤其是出口温度在动态过程中的初始负偏移进行了机理分析。指出采用进、出口加权平均的集总参数模型在全工况范围内很有可能会使出口温度出现负偏移 ;而在用出口参数作为集总参数时 ,可以保证不会出现负偏移 ,但应采用合理的分段建模 。

管壳式换热器瞬态换热性能分析

通过理论分析,分别以壳程流体、管程流体、管内外壁为研究对象,建立了管壳式换热器瞬态换热数学模型.模型中很好地解决了顺流和逆流同时存在的问题.在此基础上借助于仿真手段对管壳式换热器的瞬态换热性能进行分析,为了减小线性化方法带来的误差以及提高计算的准确度,仿真计算时所采用的数学模型未进行线性化处理,而直接采用非线性化方程进行程序编写.仿真结果与换热器实际运行数据吻合很好,说明所建立的数学模型可用于同类换热器瞬态换热性能分析.通过对换热器瞬态换热性能的分析,可清楚地了解换热器的动态换热特性,为换热器设计及控制提供理论依据.

板翅式热交换器动态模型

利用参数集结法建立了板翅式热交换器的动态数学模型,特点是引入平衡面“连续法”分析热交换器静、动态特性.通过与试验及数值法计算结果的比较,验证了参数集结法的准确性,并说明了平衡面“连续法”分析热交换器特性的特点.

发动机矢量喷管作动器电磁阀非稳态热分析

为研究航空发动机矢量喷管作动器电磁阀在不通油工况达到可耐受最高温度的时间(超温时间),采用集总参数法对电磁阀进行非稳态热分析。分别以整个作动器壳体和电磁阀部件为研究对象,考虑了电磁阀与环境的对流换热与辐射换热,建立了电磁阀温度与时间的数学模型,研究了环境温度T_(wai)、冷媒初始温度T0两个参数对电磁阀温度随时间变化关系的影响。结果表明:电磁阀温度随着环境温度的升高而升高;超温(>T*℃)时间随着环境温度的升高而缩短。在环境温度与加热时间相同的条件下,电磁阀部件的温度远高于壳体的整体温度。在T_(wai)为250℃的不通油工况下,当T_0为70℃时,电磁阀部件的超温时间为17 min,电磁阀壳体的超温时间为59分钟,当T_0为93.76℃时,电磁阀部件的超温时间为15 min,电磁阀壳体的超温时间为50 min。

航空发动机矢量喷管作动器伺服阀非稳态热分析

采用集总参数法,对航空发动机矢量喷管作动器伺服阀进行了非稳态热分析,建立了相应的数学模型,研究了环境温度、伺服阀初始温度和伺服阀焦耳热对伺服阀温度随时间的变化规律。结果表明:伺服阀的稳定温度只随环境温度和伺服阀焦耳热的增大而升高,与伺服阀初始温度无关。伺服阀超温时间随着初始温度、环境温度、伺服阀焦耳热的增大而缩短:环境温度为300℃,伺服阀焦耳热为0.08W时,初始温度从50℃到100℃,超温时间缩短20.6%。伺服阀焦耳热为0.08W,初始温度为70℃,环境温度从250℃上升400℃时,超温时间缩短了60.8%。环境温度为300℃,初始温度为122.6℃时,10W的伺服阀焦耳热相比0.08W,超温时间缩短了38.3%。

管式换热器的动态模拟

讨论四种不同热交换情况的管式换热器稳态和动态数学模型的建立．基于建立的数学模型，采用精度控制的变步长单步积分算法的Ｍｅｒｓｏｎ四阶算法求解常微分方程组，以及部份自变量离散化的线上求解方法求解偏微分方程组，相应地编制了一套适用软件，对以上换热器进行了动态模拟．

相变换热适时动态过程数值模拟

以冷凝器为例 ,建立了分区和分流型的适时动态分布参数模型 ,模型建立过程中考虑流体的适时物性参数、湿区含液量、流动压力损失以及管壁蓄热等细节 ,使模型的准确性和通用性显著提高。在模拟过程中 ,计算机根据制冷剂状态自动由所建立的物性数据库中查取对应物性参数。模型采用显式方程组 ,求解速度快。由该模型可进行冷凝换热过程非稳态性能研究 ,获得换热过程冷、热流体温度、压力和冷凝状态等随时间变化的过程。通过实验验证表明 。

混合制冷剂低温液化流程中LNG换热器的性能分析

对采用重烃和轻烃相结合的整合级联混合制冷剂低温液化流程进行了模拟计算。在目标函数最优值的基础上,对LNG板翅式换热器的性能参数展开深入分析,得到了多组元混合工质在换热器中相变耦合的性能曲线。研究表明,温度、压力和组分分率的同时变化,将对换热器中多组元工质的焓值、热流量以及UA值产生重要影响。

盘管式蓄冷装置蓄冷过程的理论研究

建立了盘管式蓄冷装置蓄冷过程的集总参数数学模型,给出了量纲一方程。在理论计算的基础上,分析了量纲一参数对盘管式蓄冷装置换热特性的影响。

换热器性能参数实验台自动测试系统的改进

为了满足换热器性能参数实验教学的需要,结合GB/T27698-2011《热交换器及传热元件性能测试方法》对实验台架原有测试系统进行了改进,利用压力、流量、温度等传感器替换了传统仪表。传感器采集到的模拟信号通过ADC0809芯片进行A/D转换,并利用RS232通讯输入系统软件部分,实现了数据的采集、分析和显示。除了信号采集、数据传输工作外,80C196KB单片机作为硬件电路的中央处理器,还利用其HSO.0-HSO.4输出口完成控制信号的输出。利用Labwindows/CVI平台开发了测试系统的软件部分,提高了换热器性能参数实验的精度和自动化程度。