流量分配不均下三股流板翅式换热器数值研究

建立了流量分配不均下多股流板翅式换热器通用传热数学模型,并通过FLUENT仿真和自主编程相结合的方式实现了板翅式换热器数值计算。以机载交叉式三股流板翅式换热器为例,通过与文献试验数据对比论证了数值方法的合理性,分析了变流体比热容、流体入口温度和流体流动阻力条件下流量分配不均对多股流板翅式换热器传热性能的影响。     

来流温度速度不均匀时换热器效能的分析

本文得出了逆流换热器来流温度分布不均匀、相变叉流换热器单相侧来流温度分布不均匀不影响换热器效能的结论；来流速度分布不均匀削弱了换热器的传热，温差场均匀性因子愈大效能愈高，即“换热器温差场均匀性原则”也能指导来流速度分布不均匀的逆流和相变叉流换热器的热分析。     

换热器的效能与熵产分析

本文给出了以进口冷热流体温度、热容量流比和传热单元数表示的顺流、逆流及两边混合的叉流换热器熵产数的分析表达式，研究了这三类换热器熵产数随热容量流比及传热单元数变化的规律，给出了由于不平衡流动和传热面积有限产生的熵产数的表达式。分析表明，在进、出口温度均匀条件下换热器效能与熵产数之间存在一一对应的关系，效能与熵产数一样，所表征的是换热器热力学第二定律的完善程度。     

板翅式换热器的动态特性分析解

本文用四个连接矩阵描述多股流换热器通道的连接方式、流体的分流和旁通,获得了多股流换热器及其网络动态特性的通用分析解。应用Pingaud模型对板翅式换热器翅片的动态特性进行简化,从而使该通用解可用来求解多股流板翅式换热器的动态特性。通过计算结果和实验的比较,证明此通用解适用于板翅式换热器动态特性求解。     

微通道平行流换热器流量分配均匀性研究

微通道平行流换热器以其造价低、重量轻、结构紧凑、换热效果好等诸多优点,在化学工程、石油、制冷等领域均有广阔的应用前景,但是制冷剂流量分配不均匀等问题严重影响了平行流换热器的性能。通过在平行流换热器的基础上设计了一种新的分流板结构,以水为模拟工质,运用数值模拟比较增加分流板前后的各管道流量和总流量分布不均匀度。结果表明:增加分流板以后,各通道流量分布的均匀性能提高4%-20%,速度越大改善越明显,改善后其总流量分配不均匀度比改善前降低了36%～78%。     

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.     

紧凑式换热器均布性研究进展

紧凑式换热器具有结构紧凑、换热效率高的特点,广泛地应用于多种工业场合。综述了不同换热器内流体和温度的不均匀分布、不均匀性对不同传热设备的影响、换热器入口处流体的分布和流型对换热器性能的影响。指出入口封头和分布器的设计对换热器性能具有重要影响,可通过CFD和实验相结合对其进行模拟计算。     

多股流换热器的(火积)耗散热阻分析

在分析多股流换热器特点的基础上,考虑流体在通道出口非等温混合产生的(米积)耗散,将板翅式多股流换热器的(火积)耗散分为通道换热(火积)耗散和混合(米积)耗散两部分,定义了多股流换热器的(米积)耗散热阻。通过对不同通道排列下的多股流板翅式换热器的计算,发现多股流换热器换热量与其(米积)耗散热阻一一对应,(米积)耗散热阻越小,换热量越大。在对多股流板翅式换热器的通道进行排列时,应采用冷热通道间隔布置的形式,并使冷热通道的换热负荷相近。     

振荡流热管换热器的数值模拟及场协同分析

振荡流热管是一种新型高效传热元件,本文采用数值模拟的方法研究了振荡流热管换热器内的流动与换热情况,并结合场协同理论分析了换热器内管子排列方式、热风进口温度和进口流量对振荡流热管换热器换热情况的影响。模拟结果显示,换热器内管子叉排排列方式的换热效果优于顺排方式,热风进口流量对换热器内温差场均匀性影响较大,而热风进口温度对温差场均匀性影响较小。这些结果对振荡流热管换热器的设计具有一定的指导意义。     

低温空气制冷系统中板翅换热器性能实验研究

对低温空气制冷系统中的散热器、回热器性能进行实验研究,测量不同工况条件下两个锯齿形板翅式换热器的换热效率及系统性能,分析了换热器低压侧和高压侧的空气流量对换热器及系统性能的影响。结果表明:(1)散热器低压侧空气流量是影响其效率的主要因素;(2)回热器效率随其低压侧空气流量的增大而增大,随其高压空气流量的增大而减小;(3)高压空气流量是影响制冷量的主要因素;在其它工况参数不变的条件下,高压空气流量增大7.9%,制冷量最大增加14.5%。     

Flow boiling heat transfer enhancement under ultrasound field in minichannel heat sinks

The enhancement of the heat transfer assisted by ultrasound is considered to be an interesting and highly efficient cooling technology, but the investigation and application of ultrasound in minichannel heat sinks to strengthen the flow boiling heat transfer are very limited. Herein, a novel installation of ultrasound transducers in the flow direction of a minichannel heat sink is designed to experimentally study the characteristics of heat transfer in flow boiling and the influence of operation parameters (e.g., heat flux, mass flux rate) and ultrasound parameters (e.g., frequency, power) on the flow boiling heat transfer in a minichannel heat sink with and without ultrasound field. Bubble motion and flow pattern in the minichannel are analyzed by high-speed flow visualization, revealing that the ultrasound field induces more bubbles at the same observation position and a forward shift of the onset of nucleation boiling along the flow direction, as ultrasonic cavitation produces a large number of bubbles. Moreover, bubbles hitting the channel wall on the left and right sides are found, and the motion speed of the bubbles is increased by 31.9% under the ultrasound field. Our results demonstrate that the heat transfer coefficient obtained under the ultrasound field is 53.9% higher than in the absence of the ultrasound field under the same conditions, and the enhancement ratio is decreased in the high heat flux region due to the change of the flow regime with increasing heat flux. This study provides a theoretical basis for the application of an ultrasound field in minichannel heat sinks for the enhancement of flow boiling heat transfer.     

Internal Flow Patterns on Heat Transfer Performance of a Closed-Loop Oscillating Heat Pipe with Check Valves

This article presents the experimental results of an evaluation of the influence of internal flow patterns on the heat transfer performance of a closed-loop oscillating heat pipe with check valves. It was found that the internal flow patterns could be classified according to four flow patterns: dispersed bubble flow, bubble flow, slug flow, and annular flow, respectively. The main regime of each flow pattern can be determined from a flow pattern map. The map can be used to predict the trend of the heat transfer rate in the closed-loop oscillating heat pipe with check valves.     

微通道冷却器内流动和传热特性的数值模拟

为满足固体激光器用微通道冷却器的换热要求, 根据冷却器结构分别建立了二维和三维物理模型, 利用计算流体力学方法首先对比研究两者的流动特性, 然后考察雷诺数和玻片生热量对微通道流动和传热特性的影响。结果表明:对于类似大平板间的矩形微通道层流流动区域, 其流动及传热特性可直接采用二维简化模型进行模拟分析;对于重点关注的转捩区, 采用三维模型模拟分析更好;当雷诺数增大到转捩点, 流体的传热效果得到明显增强;随着雷诺数的增大, 玻片生热量对通道内最低压力需求的影响逐渐减小;不同玻片生热量对微通道流动影响不可忽略, 对努赛尔数和通道总压降基本无影响。     

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。     

水蒸气含量对高温平板气膜冷却传热影响研究

IGCC系统中新一代先进燃气轮机透平通流部分处于高温高湿的工作环境,因此其内部流动存在固有的复杂的流热耦合问题。为指导燃气轮机透平叶片冷却系统设计必须开展对流热耦合问题的试验与数值研究。本文在一平板气膜冷却流热耦合实验台上开展了模拟新一代燃气轮机透平通流部分高温高湿工作条件的流热耦合机理研究,并进行了数值模拟。研究工作...     

Experimental Investigation of Heat Transfer in Two-phase Flow Boiling

In this article, an experimental investigation is performed to measure the boiling heat transfer coefficient of water flow in a microchannel with a hydraulic diameter of 500 μm. Experimental tests are conducted with heat fluxes ranging from 100 to 400 kW/m², vapor quality from 0 to 0.2, and mass fluxes of 200, 400, and 600 kg/m²s. Also, this study has modified the liquid Froude number to present a flow pattern transition toward an annular flow. Experimental results show that the flow boiling heat transfer coefficient is not dependent on mass flux and vapor quality but on heat flux to a certain degree. The measured heat transfer coefficient is compared with a few available correlations proposed for macroscales, and it is found that previous correlations have overestimated the flow boiling heat transfer coefficient for the test conditions considered in this work. This article proposes a new correlation model regarding the boiling heat transfer coefficient in mini- and microchannels using boiling number, Reynolds number, and modified Froude number.     

竖直圆管中超临界压力CO2对流换热实验研究

本文对超临界压力CO2在竖直加热圆管内的对流换热进行了实验研究,比较了不同流向、不同热流密度等对流动和换热的影响。实验结果表明,管内径为2mm时,在低进口Re条件下,由于浮升力影响导致层流向湍流提前转变, 对流换热增强;与向上流动相比,向下流动更易由层流转变为湍流;向下流动的换热要强于向上流动,表明浮升力对换热有很大影响。对于管内径为0．27 mm的微细圆管,当进口Re高于104时,浮升力的影响可以忽略,对流换热系数的变化完全由物性的变化尤其是cp的变化导致。     

加速度环境下微槽流动与传热特性

航空电子设备在加速度环境下工作时,采用液体工质进行散热的电子设备的散热性能将受到加速度的影响。本文采用有限体积法对加速度环境下矩形微槽中体积浓度30%的乙二醇水溶液的流动和传热特性进行了系统研究。考察了加速度大小和方向对微槽中流动与传热特性的影响,以及加速度环境对不同微槽结构和工质流量下流动与传热特性的影响。研究表明,与不考虑加速度影响时相比,在开始的瞬间,微槽传热性能大幅降低,流动阻力系数急剧上升,     

竖直圆管内液氮流动沸腾流动压降的分析

文中对竖直圆管内液氮流动沸腾压降进行实验研究,分析热流密度、质量流量对液氮两相流动摩擦压降的影响以及热流密度对测试段总压降的影响。在本实验工况范围内,两相流摩擦压降随着热流密度和质量流速的增加而变大,且测试段总压降随着热流密度的增加而降低。分别利用均相模型、L-M模型和Chisholm B系数模型对实验结果进行预测,并比较了预测值与实验值,结果表明本实验工况下均相模型预测效果最好。     

螺旋折流板换热器层流流动与换热的数值模拟

应用多孔介质和分布阻力模型对一螺旋折流板管壳式换热器的壳侧层流流动与换热进行了三维数值模拟,并与该换热器的实验研究结果进行了对比分析,符合程度良好.证明了该方法能有效地模拟螺旋折流板换热器的流动和换热特性.