列管式相变储能换热器强化换热的数值研究

在考虑自然对流的情况下,利用FLUENT软件研究了进口工况、模型结构、相变材料物性及相变材料组合对列管式相变储能换热器储热换热性能的影响。结果表明:在进口功率一定的条件下,提高进口温度或进口速度对强化换热效果影响不大;管内添加翅片及提高相变材料导热系数对强化换热较为显著,最佳的翅片结构较光管结构的完全熔化时间缩短了30.7%,但在一定程度上削弱了自然对流的作用;对于管列数较多的情况,使用相变材料组合是一种有效的强化换热方式.     

合成双射流与小型复合结构翅片组合散热参数影响

为了保证电子设备能有足够长的工作寿命并可以在高热流下安全运行, 必须可靠而经济地解决高温设备的散热冷却问题. 为解决狭小空间板翅式翅片强化换热能力有限的问题, 基于纵向涡强化换热理论, 提出了合成双射流与表面微凸起复合结构翅组合散热方法. 利用Fluent数值模拟软件对合成双射流作用下的复合结构翅片内部气体流动特性及其强化换热特性进行了研究. 仿真结果表明表面微凸起复合结构翅片的肋片附近Y方向涡量是传统光滑肋片的2倍以上, 换热性能增加10%. 合成双射流驱动频率在500 Hz时, 具有均匀的温度分布以及更好的散热效果; 合成双射流峰值速度下散热效率更好.      

大功率LED液冷热沉结构与换热效果研究EI北大核心CSCD

为了更好设计LED液冷换热热沉,提高大功率LED热沉的综合换热性能,模拟计算了三种结构热沉的LED芯片最高结温和器件热阻,运用场协同原理分析了不同LED热沉结构的换热原理,以及努塞尔数和摩擦因子随雷诺数的变化规律;并用强化传热因子来表述换热能力和流动阻力的综合换热效果。结果表明,运用30°角矩形翅片的LED结温和器件热阻最低,换热能力最好;菱形翅片次之,垂直平行翅片最差。30°角矩形翅片和菱形翅片由于倾斜角的存在,在增加换热能力的同时也增加了流动阻力;综合分析换热能力和流动阻力,菱形翅片的综合换热性能最好。     

大功率LED液冷热沉结构与换热效果研究

为了更好设计LED液冷换热热沉,提高大功率LED热沉的综合换热性能,模拟计算了三种结构热沉的LED芯片最高结温和器件热阻,运用场协同原理分析了不同LED热沉结构的换热原理,以及努塞尔数和摩擦因子随雷诺数的变化规律;并用强化传热因子来表述换热能力和流动阻力的综合换热效果。结果表明,运用30°角矩形翅片的LED结温和器件热阻最低,换热能力最好;菱形翅片次之,垂直平行翅片最差。30°角矩形翅片和菱形翅片由于倾斜角的存在,在增加换热能力的同时也增加了流动阻力;综合分析换热能力和流动阻力,菱形翅片的综合换热性能最好。     

冲孔球凸/球凹翅片强化传热研究

为了提高多孔翅片的换热性能,本文提出了新型冲孔球凸/球凹翅片结构。采用数值模拟方法对其流动传热特性进行研究,并对冲孔球凸和冲孔球凹结构布置方式进行了优化。研究结果表明:冲孔球凸/球凹翅片形成局部射流和增加涡结构破碎,增强扰流,增强换热。在相同雷诺数Re下,冲孔球凸/球凹翅片综合换热性能明显优于多孔翅片,性能评价指标PEC提高了31.3%～55.0%;合理的布置方式可以更好地提高翅片换热性能,同时布置冲孔球凸和冲孔球凹两种结构的翅片换热性能优于单一布置冲孔球凸或冲孔球凹结构;翅片壁面同时布置冲孔球凸和冲孔球凹结构时,顺排布置优于叉排,而翅片壁面仅单一布置冲孔球凸或冲孔球凹结构时,叉排布置优于顺排。     

翅片结构对超汽化结构换热性能影响的研究

基于计算流体动力学软件ANSYS CFX，利用非均相流欧拉-欧拉模型耦合RPI(伦斯勒理工大学)沸腾模型开展超汽化冷却结构的过冷沸腾两相流模拟，比较不同翅片结构对超汽化结构换热性能的影响。研究发现在高热流量条件下三角形翅片结构的换热性能优于矩形翅片结构：其中顺流4×3 三角形翅片结构总体换热性能最好；矩形4×3 翅片结构受流速影响较大，由于翅片的阻碍作用使得流速越来越低，换热性能越来越差；逆流4×3 三角形翅片结构由于其翅片间的腔小，并且逆流翅片对主流的破坏使得腔内流体保持着很大的湍度，所以翅片区有很好的换热性能，但由于逆流翅片对流体阻碍作用大，小槽内流体速度越来越低，使得远离翅片区的侧边换热性能逐渐变差。     

翅片厚度对平行流蒸发器传热与流动性能的影响

基于某车用空调多元平行流蒸发器,以平行流蒸发器的百叶窗翅片为研究对象,利用ANSYS 15.0软件对百叶窗翅片模型进行数值模拟,研究探索百叶窗翅片厚度对平行流蒸发器传热与流动性能的影响,并分别对其五种结构在不同雷诺数Re_(LP)时的传热与流动性能进行了综合评价分析。将数值模拟结果与经验关联式进行对比,传热因子j与阻力特性f因子的最大误差分别为12.16%和5.29%,满足实际工程误差允许范围。结果表明:在雷诺数ReLP不变时,换热系数与压降均随着百叶窗翅片厚度的增加而增大;采用综合评价因子j/f~(1/3)分析得出,A型结构翅片综合性能最好,能够有效强化空气侧换热、提高系统的换热能力,其研究结果可为百叶窗翅片结构优化提供参考依据。     

新型变角度百叶窗翅片换热器的性能研究

为了研究变角度百叶窗翅片式平行流气冷器的换热性能,对文中新提出的两种变角度百叶窗结构和现研究较多的两种变角度百叶窗结构与一种均匀角度百叶窗结构,建立三维模型;对五种模型的速度场、温度场和压力场进行分析;并对五种结构在不同Re数时进行综合性能评价。结果表明,四种变角度百叶窗翅片的综合性能均优于均匀角度的百叶窗翅片综合性能,且文中提出的一种变角度百叶窗翅片结构目前综合性能最好。     

甲醇脉动热管相变蓄热器蓄热实验分析

为了优化脉动热管传热性能,提出了一种脉动热管强化相变材料蓄热的新思路,设计并搭建了一套脉动热管式相变蓄热装置试验平台.以甲醇为工质,八水氢氧化钡为相变材料,分析不同工况下相变材料在蓄热装置中温度随时间的变化.结果 表明,相变材料在蓄热器中的温度和流量越大,装置相变蓄热效果更为显著,但温度与流量不宜过大,否则会影响强化传...     

椭圆形和圆形翅片管流动与传热的数值研究

对椭圆管椭圆翅片间的流动与传热规律进行了三维数值研究,分析了不同翅片间距、迎面风速对表面换热系数和流动阻力的影响;与具有相同结构参数(相同的基管当量直径和翅片厚度、表面积)的圆管圆翅片进行比较表明,在相同条件下,两者的表面换热系数相差不大,但椭圆管椭圆翅片间流动阻力却有明显的减小.场协同分析表明,翅片迎风侧的换热要优于背风侧;通过适当增加迎风侧翅片面积,减小背风侧翅片面积,可以在强化换热的同时,减小流动阻力.     

Experimental Investigations on Latent Heat Storage Unit using Paraffin Wax as Phase Change Material

Thermal performance of a latent heat storage unit is evaluated experimentally. The latent heat thermal energy storage system analyzed in this work is a shell-and-tube type of heat exchanger using paraffin wax (melting point between 58°C and 60°C) as the phase change material. The temperature distribution in the phase change material is measured with time. The influence of mass flow rate and inlet temperature of the heat transfer fluid on heat fraction is examined for both the melting and solidification processes. The mass flow rate of heat transfer fluid (water) is varied in the range of 0.0167 kg/s to 0.0833 kg/s (1 kg/min to 5 kg/min), and the fluid inlet temperature is varied between 75°C and 85°C. The experimental results indicate that the total melting time of the phase change material increases as the mass flow rate and inlet temperature of heat transfer fluid decrease. The fluid inlet temperature influences the heat fraction considerably as compared to the mass flow rate of heat transfer fluid during the melting process of the phase change material.     

相变蓄热体的热工特性数值模拟

为了深入研究蓄热式换热器的蓄放能效果,提出了采用具有相变材料的蓄热体强化蓄放热,通过gambit软件建立了三维蓄热体相变传热过程的物理模型和数学模型,利用fluent软件模拟了具有相变材料的蓄热体与具有变截面管强化的蓄热体传热,得到了两者蓄放热过程温度场分布。根据模拟结果分析了相变材料及缩放结构对蓄热体蓄放热效果的影响,为优化设计蓄热式换热器提供了理论参考。     

活性炭吸附氦气式回热器的吸附特性研究

回热式低温制冷机在空间探测和地面实验中都有重要应用,但是在液氦温区工质氦气的体积比热容高于目前几乎所有的蓄冷材料,导致回热器效率低下.直接使用活性炭吸附一部分工质氦气作为蓄冷填料是一种潜在的解决方案.基于4～J10 K温度区间内吸附量的实验数据,建立了低温动态吸附计算模型,分析了液氦温区动态吸附特性对回热器性能参数的影...     

流化床内单个颗粒传热特性的模拟

单个颗粒的传热过程对于燃煤流化床锅炉中煤的着火和随后的燃烧过程具有重要的影响。本文建立了一个基于Euler-Lagrange方法的数学模型对其进行了数值研究。该模型对流体相的运动和传热规律以Euler。方法描述,对固体颗粒相则以近年来发展起来的离散单元方法(DEM)在颗粒层次上进行描述。研究结果表明颗粒与床层之间有很高的传热系数。另外,对单个颗粒温度变化过程的模拟研究表明,颗粒经过较短的时间便能接近床层的温度,且不同颗粒具有类似的温度变化特性。     

微结构表面封闭式喷雾冷却传热特性

以蒸馏水为工质,在闭式循环喷雾冷却系统上,变化喷雾流量,研究了表面几何结构对喷雾传热性能的影响。从对流换热和相变换热比例关系的角度,对喷雾换热机理进行了实验研究。结果表明:与光滑表面相比,微结构表面可明显增强喷雾换热强度,这主要归因于相变换热的增强。表面温度较低时,直肋面换热效果最好 ;增大流量,光面换热增强,而直肋面变化不明显。表面温度较高时,方肋面换热效果最好;随着流量增大,所有面换热均增强。对于微结构表面,相变换热份额均大于50%,故而以相变换热为主;而光滑表面,即使在温度较低时,相变换热份额也大于20%。临界热流密度与三相接触线长度正相关,流量为15.9 mL/min时,方肋面、直肋面和光面的临界热流密度依次为159.1,120.2,109.8 W/cm2,蒸发效率分别为96.0%,72.5%,67.1%。     

Heat Transfer Enhancement by Using Copper–Water Nanofluid Flow Inside a Pin Channel

Influences of simultaneous utilization of pin channel and copper–water nanofluid on performance of plate-fin heat exchangers were experimentally explored and compared with results obtained for the base fluid flow inside a plain channel. Experimental results clearly indicate that compared with the plain channel, the pin channel significantly improves the thermal-hydraulic performance of the plate-fin heat exchanger, about 38%. In addition, the heat transfer coefficient as well as pressure drop are increased by using the nanofluids instead of the base fluid. Noticeable average performance factor of 1.65 is obtained for the simultaneous utilization of pin channel and nanofluid inside the plate-fin heat exchanger.     

Thermodynamic Performance Analysis of a Waste Heat Power Generation System (WHPGS) Applied to the Sidewalls of Aluminum Reduction Cells

To recover energy from the waste heat of aluminum reduction cells, a waste heat power generation system (WHPGS) with low boiling point working fluid based on Organic Rankine Cycle was proposed. A simplified model for the heat transfer around the walls of aluminum reduction cells and thermodynamic cycle was established. By using the model developed and coded in Matlab, thermal performance analysis of the system was conducted. Results show that the electrolyte temperature and the freeze ledge thickness in the cell can significantly affect the heat absorption of the working fluid in the heat exchange system on the walls. Besides, both the output power and the thermal efficiency of the power generation system increase with the system pressure. The output power and thermal efficiency of the system can also be affected by the type of working fluid used in the system. Working fluids for the best system performance under different output pressures were determined, based on the performance analysis. This WHPGS would be a good solution of energy-saving in aluminum electrolysis enterprises.     

基于小负荷换热单元保护的松弛策略优化换热网络

WCE算法优化换热网络时,固定投资费用的存在易造成小负荷换热单元难以产生和保留,使部分尚未完全进化的结构过早被淘汰。本文建立一种固定投资费用的松弛处理方法,将固定投资费用与换热单元热负荷进行因变处理,根据换热单元热负荷的大小实时调整优化过程中的松弛力度,引导并促进小负荷换热单元的顺利产生和进化,从而增强换热网络的结构进化能力。将松弛策略应用于9SP和15SP算例,验证松弛策略促进结构进化的有效性,提升优化质量,获得的最优结果(2 903 528 ＄ ·a^-1、5 115 061 ＄ ·a^-1)优于文献结果。     

超大拓展表面三维微肋管换热器的对流换热及抗积灰特性研究

工业烟气含尘的特点易导致换热器积灰,进而制约烟气余热的高效回收。本文针对一种具有超大拓展表面的三维微肋管换热器的对流换热与积灰特性进行了研究。首先,对比研究了光管与三维微肋管的对流换热特性;接着,基于所建立的积灰数值模型,探究了三维微肋管的积灰特性,并揭示了烟气流速与飞灰粒径对其积灰特性的影响规律。结果表明,相对于传统光管,三维微肋管的换热面积可增大约2.9倍;换热性能平均能提高16%;积灰后渐进污垢热阻最大能减小70%;同时,清灰周期更长,运行经济性更佳。综合而言,三维微肋管相比传统光管,在增强换热的同时,还能有效减轻积灰,因此可作为高效的抗积灰传热元件,应用于含尘烟气的余热回收场合。     

CO2跨临界水-水热泵系统实验研究

对CO2跨临界水-水热泵系统进行研究,并搭建实验台进行测试:系统中添加回热器与否的两种情况下,通过改变蒸发温度、冷冻水的流量和温度、冷却水的流量和温度,测试系统的制热系数COPh和制冷系数COP。结果表明,蒸发温度升高,系统的COPh、COP也随之增加;而冷冻水流量增加,系统的COPh、COP增加不明显;增加回热器后随着冷冻水温度升高,系统COPh和COP上升趋势显著;冷却水流量增加对系统性能的影响很大;随着冷却水温度的升高,系统的换热量降低,导致系统的COPh和COP随之降低。通过以上实验证明在相同的工况下,添加回热器可提高系统的性能。