错位翅片油冷器结构优化分析

在Muzychka经验公式的基础上,开发了采用错位翅片的机油冷却器的性能计算软件.利用该程序可进行错位翅片的优化设计,得出几何参数对换热量和压降影响的规律.实验及计算结果表明:该软件的计算误差较小;边界层对压降的影响很大.

油冷器强化传热研究

1 引言 广泛用于机械设备的润滑油冷却器,由于油的粘度大,操作流速低,若使用光滑管设计制造,其传热性能差,一般总传热系数为350W/（m^2·℃）左右。近年来,螺纹翅片管已在工业油冷器中应用,因其肋化系数可达2.5～3,能有效地扩展传热面,故对油冷器的紧凑化起到重要作用。但是,由于螺纹翅片间距小,翅间湍流度低,按实际翅片面积计算的总传热系数常仅180～200W/（m^2·℃）,当取肋化系数2.7,以光坯管面积计算油冷器总传热系数可达520W/（m^2·℃）,比光滑管油冷器节省光坯管面积约33%,但因加工螺纹翅片需增大管壁厚度,加工后单位管长比光滑管增重约30%,故一般只比光滑管油冷器节省管材百分之几。因此,仅凭加大翅片肋化系数,用扩展传热面强化传热,其节材效果不够明显,提高翅片利用效率,关键在于提高翅间流体湍流度,强化翅面上流体传热。

板翅式机油冷却器的性能仿真与优化

为研究板翅式机油冷却器各层芯片内机油的流动及换热情况,优化板翅式机油冷却器的芯板层数,基于有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言,编程建立了不同芯片层数的多个油冷器的有限元模型;翅片简化为多孔介质,借助计算流体力学软件Fluent,得到油冷器各层芯片的流场和温度场分布.仿真结果与实验结果吻合良好.油冷器各层芯片流量分配曲线大致呈S形分布,而换热量分配曲线呈浴盆状分布.引入标准偏差判断各油冷器各层流量和换热量的均匀性,随着油冷器芯片层数的增多,各层芯片流量和换热量分配趋于均匀;总体换热性能略有增大,而单层芯片的平均换热量显著减小.根据仿真结果提出优化建议:在设计油冷器时,应避免单层芯片热负荷过高或过低,在机体内部空间允许的条件下应尽量采用较多层芯片.

滑油冷却器强化换热试验研究

对3个采用整体针翅管的滑油冷却器实验体进行了对比实验研究。结果表明:当换热管长度和油质量流量相同,且针翅管数量比光管减少一半时,针翅管滑油冷却器的换热系数是光管滑油冷却器的2.2倍。对实验结果的分析说明了针翅管滑油冷却器具有管板数量少、强化传热效果好的特点。

两种不同管型的油冷却器的性能对比研究

对于螺旋隔板花瓣管润滑油冷却器， 当壳程油侧压降为90 kPa时， 其总传热系数可达3200 W/（m2·K）， 比螺旋隔板低肋管油冷却器高15%以上， 为普通弓形隔板光滑管油冷却器的5倍左右， 因而它是目前国内外传热效能最高的水冷壳管式油冷却器.

螺旋隔板花瓣管油冷却器的传热与流阻性能研究

研究了螺旋隔板花瓣管水冷壳管式油冷却器的传热和流阻性能,并与弓形隔板光滑管水冷壳管式油冷却器进行了性能对比。结果表明,在相同油压降下,螺旋隔板花瓣管油冷却器的总传热系数是弓形隔板光滑管油冷却器的4～5倍。实验结果建立了油流速与总传热系数和油压降的关系式。

水冷壳管式油冷却器传热强化实验

通过实验研究 ,比较了螺旋隔板花瓣管油冷却器和螺旋隔板低肋管油冷却器的传热和压降性能 ,实验结果表明 ,螺旋隔板花瓣管油冷却器比螺旋隔板低肋管油冷却器的总传热系数提高 10 %以上 ,而压降却低 46

进出油管位置影响板翅式油冷器性能的数值模拟

数值模拟和试验验证了板翅式油冷器进出油管位置对油流动的均匀性和油侧压降的影响。在数值计算中采用多孔介质模型简化具有错位翅片的油道,并引入油流动均匀性系数来评价流动的均匀性。计算结果和试验数据表明,CFD作为虚拟试验的工具具有明显的优点,它能展现内部流动的细节,对散热器优化设计具有一定的参考价值。

板翅式机油冷却器的耐压强度分析

为了解释板翅式机油冷却器在静压实验中破坏位置的倾向性,借助数值方法分别从静态和动态两个方面对实验过程进行模拟,找出了油冷器最易破坏的两个位置.提出了脉动压力导致破坏的观点,解释了油冷器破坏位置的倾向性,指出在油压爆破实验中盲板法兰相对油道转角处翅片的破坏几率高于进油口相对油道转角处翅片的破坏几率为正常现象,否则可能是产品质量问题.根据计算结果,提出了油冷器的加强方案和实验改进方案,推导了翅片两端抗拉强度比值的概率分布规律,并建议通过该分布规律来辅助判断翅片质量.

铝制板翅式油冷器单层水侧流动特性的数值模拟

利用Fluent软件对国内某泄漏失效的铝制板翅式油冷器和其改进型油冷器分别进行了单层水侧流体流动特性的数值模拟,结果表明:由于水侧结构设计不合理,造成流道流量分配不合理,导致水侧压力分布不均、形成局部压力过小区,进而发生气蚀现象导致油冷器泄漏失效。改进型油冷器水侧流道3流量分配较原油冷器提高了16.7%,流道4降低了15%,这也使得油进口、流道2、流道3及水出口端压力分布更优,可有效预防气蚀。

整体针翅管混合管束滑油冷却器传热特性对比实验研究

对整体针翅管混合管束滑油冷却器进行实验研究,在壳程流通横截面积相同条件下,分别在单流程和双流程滑油冷却器中进行实验,得出混合管束在两种流程下的换热和流动阻力特性。结果表明:单流程布置单位体积换热量能达到双流程的1.5倍;总传热系数达到1.3倍;壳侧压降不到三分之一。实验结论可以为流程选择和管型布置提供参考。文章最后给出适合工程应用的换热准则关系式。

整体针翅管混合管束滑油冷却器强化换热试验研究

对混合管束滑油冷却器和光管滑油冷却器进行对比试验研究,发现当滑油体积流量相同时,前者单位体积换热量较高,压降较小,换热能力强,综合性能优越,表明在同样换热量条件下可以使冷却器小型化。

球突翅片强化换热性能的数值研究

通过采用数值模拟的方法,并在油冷却器平直翅片基础上提出了一种新型球突翅片,重点研究了球突对强化换热的影响,并且从速度场、温度场、局部努赛尔数、等效热阻及场协同的角度对其进行综合评价。结果表明：在一定的雷诺数范围内,球突翅片换热性能较平直翅片可提升26.6%~31%,同时阻力因子增加10.3%~17.2%,球突翅片能有效提高温度与速度场的协同程度,对今后球突翅片的工程应用和理论研究提供参考。

新型纵向流油冷却器传热性能及压降的试验研究

对两种不同角度的螺纹翅片管,分别在螺旋折流板及新型壳程挡板支撑下的3种结构的油冷却器进行了传热与阻力性能试验,结果表明,翅片角为5°的螺纹翅片管的传热性能比翅片角为13.5°的螺纹翅片管提高10%～30%,而流动阻力相差很小。对于同角度的螺纹翅片管油冷却器,新型阻流片壳程挡板虽然传热效果不及螺旋折流板,但是其壳程压降较螺旋折流板降低30%～40%,且单位压降下的热交换量提高10%～40%,这种结构对于大流量、长径比大且对壳程压降要求较高的油冷却器有一定的研究意义。

锯齿型翅片油冷器结构优化分析研究

依据Muzychka的经验公式,开发了带有锯齿翅片的机油冷却器的性能分析软件,并将分析值与实验值进行比较,结果表明计算误差较小。利用该程序得出几何参数对换热量和压降的影响规律,从而可对进行锯齿翅片优化设计,为工程设计提供理论依据。

套片式油冷器传热性能实验研究

通过实验研究探讨了不同抽管方式对套片式油冷器传热和阻力性能的影响。研究表明,油冷器2和油冷器3抽管后比没抽管油冷器1综合传热性能更好,油冷器2比油冷器1综合性能最大提高11.6%,油冷器3比油冷器1综合性能最大提高23.3%;翅化比影响套片式油冷器的综合传热性能,油冷器3翅化比介于其他油冷器之间,综合效果最佳。该实验研究结果对套片式油冷器设计与工程实际应用具有一定的实用价值。

车用发动机润滑油冷却器传热和阻力特性的研究

选取国内生产车用发动机润滑油冷却器的4个主要厂家生产的同一型号的8个冷却器进行了传热和阻力特性的实验研究,实验结果表明,由于采用不同生产工艺,冷却器的传热性能和阻力特性有较大的差异。根据冷却器传热性能和阻力特性的实验数据拟合了换热量、阻力随润滑油流量的变化关系,可为车用润滑油冷却器的结构设计及选型提供依据。

平直翅型油冷却器传热与流阻性能的实验研究

管壳式换热器以其对压力、温度、介质的适应性、耐用性及经济性,在润滑油冷却系统中广泛使用。增加管壳式换热器油侧的换热系数和换热面积是提高油冷却器性能关键因素。为了提高油冷却器的传热性能,本文采取在管外加平直翅片(以下简称PS)方式来增加油侧的换热面积。对不同PS系列的油冷却器总换热量Q、壳侧油压降ΔP_o、总传热系数K_n、综合性能K_n/ΔP_o和Q_s/ΔP_o随油流量的变化进行了实验研究,采用多元线形回归方法得出油侧传热Nu_o和摩阻系数f_o的实验关联式,其结果为设计和选择该类型的油冷却器提供了理论指导和实验支持。

柴油机机油散热模块参数优化与试验研究

为了研究重型柴油机机油散热模块在不同工况下的传热性能,借助CFD软件对流固耦合传热模型进行了稳态数值模拟;将翅片区域简化为多孔介质,得到了不同条件下散热器的换热性能。研究结果表明:当冷却液流量越大、温度越低时,散热功率越高;当机油温度越高时,散热功率越大,温度每升高5℃,功率增加约10%;机油的流量在70L/min时散热器的综合性能最好。对比试验结果和仿真结果,误差在允许的范围内,表明了此研究方法的可行性。模拟结果对散热系统的优化设计提供了有价值的参考。

管型对螺旋折流板翅片管油冷器性能的影响(英文)

油冷器广泛应用于各类化工过程及机械加工过程中．通过实验研究了不同结构参数的螺旋折流板冠形翅片管油冷器，获得了油冷器的传热与阻力性能曲线．结果表明，此类油冷器的壳侧传热膜系数可达1100-1300W／（m^2·K），比弓形折流板光滑管油冷器提高了1倍，而压降降低30％～50％；传热管的翅片间距和翅片高度必须在合理的范围内，两者均在1．0～1．2mm时才能保持较佳的油冷器性能。