基于气体轴承支撑的换热器理论与实验研究

本文基于高热流密度电子元器件的散热问题,提出一种新的换热器技术——气体轴承换热器。气体轴承换热器是一种全新的强制风冷换热器,它将传统风扇和散热片组合创新,设计成旋转散热片和固定基板的结构形式。由于散热片高速旋转,散热片带动周围的空气做离心运动,大大降低了热量包裹边界层的厚度,使得自身与离心运动的冷却空气形成充分热交换,从而将热量散发出去。本文从气体轴承换热器的研究背景、散热机理、理论设计及实验研究等方面阐述该技术,结果表明气体轴承换热器在强制风冷散热上有较大的优势。     

气体轴承换热器节流气孔结构的应用设计研究

本文通过研究气体轴承换热器气体轴承的工作原理,设计出三种不同的气体轴承节流气孔方案,并对这三种气体轴承节流气孔的设计方案进行了实验对比分析。作为气体轴承换热器的核心结构,气体轴承节流气孔的优化设计对减小气体轴承换热器体积和换热面积、提高换热效率有着重要意义。     

翅片管换热器结构对霜层生长特性影响研究北大核心

以50%的去离子水-乙二醇溶液作为制冷剂,用显微测相法测量翅片表面的霜层厚度,实验研究了换热器结构对翅片管式换热器的结霜性能的影响。实验结果表明:对于不同翅片间距(1.6mm—2.8mm)的换热器,当翅片间距为1.9mm时,换热器的平均换热量最大,且相对运行稳定,换热器的性能最优。采用平片时,换热器表面霜层生长较慢,但是其换热量较小,工程实践中不宜采用;采用波纹片时,换热器换热量较大且稳定性较好;在不结霜的情况下,开窗片换热器性能优于正弦波纹片与平片。     

静压轴径轴承静态特性的数值模拟分析

气体润滑轴承具有摩擦小、寿命长、精度高等优点,已经在精密工程等许多领域有着十分广阔的应用。文中对气体润滑基本方程Reynolds方程进行了分析,利用FLUENT对透平膨胀机用静压轴径轴承模型进行了数值模拟,得到轴承表面的压力分布;并逐一研究了供气压力、偏心率和轴承结构参数等因素对静压气体轴承静态特性的影响规律。     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

热管换热器用于LED冷却系统的实验研究

研发了一系列将发光二极管(LED)散热与热管传热相结合的用于大功率LED冷却的热管散热器,并对其传热性能进行了实验研究。结果表明,该系列热管散热器具有良好的散热能力,能将节点温度控制在70℃以下,满足了大功率LED对结点温度的控制要求;实验结果还表明,翅片结构不同,换热器散热能力明显不同,所研发系列异形翅片热管换热器的散热能力明显高于目前常用的普通矩形翅片热管换热器,其中以外翻形翅片热管换热器散热能力最好;还研究了热管换热器工作倾角对其散热能力的影响,并给出了热管排布数量、翅片材质及结构对换热器散热性能、换热装置体积、成本及质量的影响。     

强化翅片适用性分析

提出强化翅片的适用性问题并以管翅式换热器为例进行了讨论,认为管翅式换热器空气侧流路由三要件所组成,即换热器、换热器外部风路和风机,指出强化翅片的效果不仅与翅片自身的性能有关而且与外部风路流阻的相对大小有关。与换热器流阻相比,外部流阻越大,采用强化翅片就越有利。     

百瓦级气体轴承斯特林发电机研究北大核心

气体轴承斯特林发电机具有效率高、寿命长、体积小和重量轻等优点。为满足空间电源对效率及重量的苛刻要求,本设计斯特林发电机采用气体轴承支撑消除活塞磨损,并采用动磁式直线发电机、高效回热器等技术。通过建立等温模型和参数修正,对斯特林发动机进行参数设计。搭建气体轴承斯特林发电机实验台,在热端温度350℃、20℃水冷散热工况下,得到38.6W电功率输出,整机效率11%。其成功研制可为我国未来空间探测用电源的研制奠定基础。     

百瓦级气体轴承斯特林发电机研究

气体轴承斯特林发电机具有效率高、寿命长、体积小和重量轻等优点。为满足空间电源对效率及重量的苛刻要求,本设计斯特林发电机采用气体轴承支撑消除活塞磨损,并采用动磁式直线发电机、高效回热器等技术。通过建立等温模型和参数修正,对斯特林发动机进行参数设计。搭建气体轴承斯特林发电机实验台,在热端温度350℃、20℃水冷散热工况下,得到38.6W电功率输出,整机效率11%。其成功研制可为我国未来空间探测用电源的研制奠定基础。     

纵向翅片扁管换热器的结构优化

通过建立数值优化模型,对纵向翅片扁管换热器进行结构优化,得到了翅片长度、翅片间距及翅片高度对换热器热阻及空气侧对流换热系数的影响,同时还研究了不同热源温度、不同风速时换热器的优化结构,为工程应用提供了参考。     

翅片结构参数对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度、翅片高度及翅片间距对换热性能的影响,并对换热器的翅片结构参数进行优化,得出进口风速为2m/s时理想的翅片结构参数为:翅片长度为400mm、翅片高度为25mm、翅片间距为2.7mm.     

换热器表面结霜状态下翅片效率公式的理论分析及改进

１引言制冷设备中换热器是重要的部件，在进行换热器设计或对实际系统中换热性能进行计算时，采用的翅片效率的准确与否将会关系到整个系统的工作状况。对于换热器表面处于干或湿工况时，文献中的翅片效率公式形式较统一，但对结霜情况下的研究相对没有一致的结论［１］。Ｓａｎｄｅｒｓ［１］、Ｂａｒｒｏｗ［２］和Ｋｏｎｄｅｐｕｄｉ［３］都曾提及霜工况下换热器翅片效率公式，此外还有包含析湿系数的翅片效率形式。由于所采用的结霜翅片效率表达式不同，最终得到的翅片效率及翅片温度分布也难免存在差别。因而，从众多公式中选择相对准…     

翅片管换热器结构对霜层生长特性影响研究

以50%的去离子水-乙二醇溶液作为制冷剂,用显微测相法测量翅片表面的霜层厚度,实验研究了换热器结构对翅片管式换热器的结霜性能的影响。实验结果表明:对于不同翅片间距(1.6mm—2.8mm)的换热器,当翅片间距为1.9mm时,换热器的平均换热量最大,且相对运行稳定,换热器的性能最优。采用平片时,换热器表面霜层生长较慢,但是其换热量较小,工程实践中不宜采用;采用波纹片时,换热器换热量较大且稳定性较好;在不结霜的情况下,开窗片换热器性能优于正弦波纹片与平片。     

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...     

套片式翅片管换热器传热与空气流动阻力性能试验研究

为了研究改变翅片材料对套片式翅片管换热器性能的影响,分别对采用铝翅片和黄铜翅片的套片式翅片管换热器(结构参数基本相同)进行传热特性与空气流动阻力特性的试验。试验得到了试件在一系列试验工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,通过计算得出了相应的传热准则关系式与管外空气流动阻力准则关系式,绘制了传热系数和管外空气流动阻力的有关图线。结果表明:黄铜翅片套片式换热器与铝翅片套片式换热器相比,换热性能优势明显,其原因主要是铝材比铜材软,与铜管胀接后的接触热阻大,因此换热性能更弱。     

静压气体轴承支撑的线性压缩机低频输出特性研究

气体轴承是线性压缩机的一种新型支撑方式,可消除活塞与气缸之间的磨损,提高压缩机的寿命。为了清晰了解气体轴承在低频下的特性,对气体轴承支撑的Redlich线性压缩机输出能力进行了模拟。气体轴承在低频下的稳定性以及压缩机的输出能力特性研究,可进一步拓展气体轴承在线性压缩机和斯特林制冷中的应用。     

防污染的自消应力高纯度气体低温换热器的设计

该设计解决了低温工程与低温技术等领域所使用的高纯度气体介质换热的要求,具有显著的经济效益和社会效益。其换热器是由四个管壳式热交换器串联组合而成,壳体呈窄矩形,换热管采用U形换热管,四个管壳式热交换器呈方阵置放在低温换热器筒体内。低温换热器采用的材料是0Cr18N i9/304,该种材料的透气性小、耐磨损、抗腐蚀能力强和性能稳定,防止了气体被污染。另外在低温下,考虑了材料的热胀冷缩所产生的应力,使应力能够自行消除,提高了它的密封性能,最终使低温换热器密封性能好,防止了气体被污染,保证了气体的高纯度。     

微通道换热器复合翅片的传热特性研究

研究了管径对微通道换热器传热性能的影响,并在百叶窗翅片的基础上开发了两种复合翅片。计算结果表明:在同一迎面风速下,1mm管径的百叶窗翅片Nu数分别比1.5mm和1.8mm管径的大4.8%~10.5%和24.6%~25.8%。JF值增加11%~15%和26%~28%,说明管径为1mm时微通道换热器的综合性能更好。与百叶窗翅片相比,百叶窗-三角翼复合翅片的换热系数减小1.9%~5.4%,但压降降低7.8%~12.7%,表明复合翅片是一种高效低阻翅片。     

机车高温水冷却方案的探讨

根据机车散热的特点,分析了目前机车用扁铜管翅片散热器存在的问题,介绍了热管换热器和板翅式换热器,提出了较为可行的解决方案。。     

板翅式换热器空气冷却侧传热性能的数值模拟

建立了板翅式换热器冷却空气侧锯齿翅片通道的稳态湍流数学模型,借助FLUENT软件进行了数值模拟,从各段翅片中部的切片与翅片上表面两个视觉角度给出了计算区域的流场、温度场、湍流强度、换热系数、压力等分布图形,计算结果有助于更好地理解锯齿翅片板翅式换热器的强化传热机理.