紧凑式低温换热器研究进展

介绍了紧凑式低温换热器的研究进展,对低温换热器传热机理研究中所存在的问题以及新型低温换热器的研制进行了详细分析,对现有换热器优化设计方法进行了比较,给出了作者的一些观点,为低温换热器的设计及以后的进一步研究提供参考。     

紧凑式低温换热器的发展概况

介绍了一些目前低温与制冷领域中使用的紧凑式换热器,对其特点、性能以及发展动态和研究方向进行了细致的分析和综述。同时也给出了一些观点,为低温换热器的设计及以后的深入研究提供参考。     

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。     

超流氦系统负压换热器研究进展

近年来我国大型低温制冷系统研制取得了较大的进展,对超流氦低温系统的研制提出了需求,而超流氦系统的高效运行离不开负压换热器。文中介绍了超流氦低温系统中负压换热器的研究进展、传热机理中存在的问题及其未来发展的方向,为负压换热器的设计以及以后的探索提供参考。     

CGSE中液位指示稳定的低温沸腾换热器的设计

低温地面支持设备系统CGSE是用于冷却第二代阿尔法磁谱仪AMS02的磁体组件并将超流氦注入AMS02磁体杜瓦的低温设备系统。介绍用于CGSE系统中液位指示稳定的补液式低温沸腾换热器,介绍了换热器的技术特性、设计原理、结构特征和技术要求。该低温沸腾换热器的结构特征主要在于两个筒体的使用,其中加注液体及装液位计的稳定筒与沸腾的换热筒是分开的,通过封头连通,减小了沸腾引起的液位计信号波动。另外的一个结构特征是汇气管的使用,降低了气流对液位的冲击。最终实现了液位指示稳定,提高了低温沸腾换热器的换热性能,具有显著的经济效益和社会效益。     

金属泡沫圆管换热器性能的数值模拟与分析

氩氦刀低温探针换热器的性能直接影响其探针的降温速率及其治疗温度,采用金属泡沫圆管换热器可简化低温探针的结构并提高换热效率。文中基于氩氦刀的工作原理和金属泡沫圆管换热器的换热特点,采用平行流模型分析该种换热器不同填充圆管长度和工质(氩气)流体回流时间对换热器性能的影响以及温度场分布。     

耐腐蚀塑料换热器性能的实验研究

在低温烟气余热回收过程中,金属换热器存在腐蚀和结垢的问题。特种导热塑料具有较高的热导率并且耐腐蚀、抗结垢,基于导热塑料的耐腐蚀换热器为烟气余热回收提供了新的技术途径。本文针对导热塑料换热器开展实验研究,通过硫酸浸泡实验验证换热器的耐腐蚀性能,通过风洞实验测量矩形翅片管的传热及流动特性,得到了换热器在不同风速下的传热系数和阻力特性。实验结果可以为塑料换热器在低温烟气余热回收中的应用提供必要的参考。     

换热器低温结霜工况性能试验系统的研制

为了对换热器在低温结霜工况下的动态运行特性进行研究,设计搭建了换热器结霜工况性能实验台,安装了各参数测量仪表和传感器。实验台由制冷循环和模拟低温工况的风道循环两部分组成,并采用C#编程技术,基于.NET开发了集环境模拟、数据采集、显示和数据处理、实时曲线和视频显示功能于一体的远程测控系统,该试验系统的研制为低温结霜工况下换热器运行特性研究提供了更多的实验参考和计算依据。     

PAPS超流氦低温系统中2K负压换热器的设计与优化

先进光源技术研发与测试平台(PAPS)需要2K超流氦系统为超导腔提供低温环境,2K负压换热器是低温系统的关键部件,考虑氦工质的物性随温度变化较剧烈,采用分段法对换热器进行计算,建立了2K负压换热器的计算模型,基于该模型编写了换热器的设计及校核计算程序,并对换热器进行了优化。结果表明,结构参数对换热性能有较大的影响,优化后的换热器所需的换热面积减小,换热系数增加,低压侧压降降低。     

小型透平逆布雷顿循环空气制冷机的研制

随着高效紧凑换热器和低温透平膨胀机特别是高速气体轴承透平膨胀机的发展 ,逆布雷顿循环空气制冷机在普冷和深冷领域拥有更广阔的应用前景。为了深入研究逆布雷顿循环空气制冷机系统及其主要部件低温透平膨胀机、换热器的运行性能 ,西安交通大学制冷与低温工程研究所研制了 30 Nm3/ hr小型透平逆布雷顿循环空气制冷机     

Experimental Performance of a Solid Heat Exchanger with Tree-Like Flow Passages

System performance of a solid single-fluid compact heat exchanger with tree-like flow passages has been experimentally examined. The results, presented in the form of commonly defined dimensionless parameters, demonstrate that system performance can be characterized in a mode similar to traditional compact heat exchanger designs. Pressure forces were found to dominate inertia forces at low Reynolds numbers. Correlations of the Euler number, Nusselt number, Colburn factor, and friction factor as a function of Reynolds number were utilized to compare system performance to traditional two-fluid compact heat exchangers.     

Theoretical investigation on cross-flow heat exchangers with axial dispersion in one fluid

The axial dispersion model for cross-flow heat exchangers is investigated to predict steady state thermal performance more accurately. This model takes flow maldistribution and backmixing into account and is simple and effective in describing their effect on the temperature effectiveness of a heat exchanger. An exact solution together with its asymptotic form for high dispersive Péclet numbers is obtained. The analysis shows that the temperature effectiveness deterioration caused by axial dispersion is significant for the dispersive Péclet number P_e < 20, particularly when the thermal capacity rate ratio is close to one. The P₁, P₂-charts are presented, which are useful for the design of compact cross-flow heat exchangers.     

伴随有水蒸气凝结的烟气对流换热的实验研究

本文通过实验研究了冷凝式燃气热水器中烟气伴随有水蒸气凝结的受迫对流换热过程。着重介绍实验系统、测试方法和对塔板式换热器和肋片板式换热器的实验研究结果。实验表明,有水蒸气凝结时的烟气对流换热系数远大于无凝结时的换热系数,可提高数倍。在冷凝式换热器中,塔板式换热器的换热系数大于肋片板式换热器。     

Extended temperature oscillation measurement technique for heat transfer and axial dispersion coefficients

An extended temperature oscillation measurement technique based on the axial dispersion model is proposed for the determination of both heat transfer coefficients and axial dispersion coefficients in heat exchangers. The test technique uses a sinusoidal inlet temperature variation which is realized with a computer controlled compact electric heater. The corresponding analytical solution of the outlet temperature response in the initial stage is obtained and used to evaluate the heat transfer coefficients and axial dispersion coefficients. Experiments were carried out on a standard test core. Comparison was made between the experimental results and data available in the literature.     

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。     

Experimental and numerical investigation on the exergy and entransy performance of a novel plate heat exchanger

There has been increased attention on various types of plate heat exchangers because of their high efficiency and compactness. This article presents an investigation of heat transfer and fluid flow performance of a novel plate heat exchanger based on numeric studies and experimental tests. Parameters of the novel plate heat exchanger are analyzed and discussed. The thermo-hydraulic transfer performance of different plate heat exchangers is comprehensively analyzed using the exergy and entransy principle. The results indicate that the novel plate heat exchanger has better thermo-hydraulic transfer performance than the smooth plate heat exchanger. The result of this study provides a paradigm for the optimal design of plate heat exchangers.     

Cooling of silver bullet laser diode submodules

The feasibility of using microfinned microchannel structures in copper heat exchangers designed for cooling semiconductor modules that pump powerful solid-state lasers is considered. Efficient heat exchangers are developed, and pumping modules with a continuous radiation power of 760 W are produced.     

换热器的综合效率分析

利用分析的方法对换热器进行了性能分析,推导出了综合评价换热器性能的公式;并以芳烃生产工艺中制苯工段的换热器为实例进行了具体的效率分析,得出了换热器的效率、单位面积的收益、损失及综合性能评价指标。结果表明:流体发生相变的换热器的性能要优于单相流体换热器的性能。     

地源热泵地下换热系统的实验研究

地源热泵地下换热系统对于地源热泵系统的稳定运行和地源热泵系统的投入成本起着关键的作用.为了对地下换热系统换热效果和周围土壤的温度场进行实验研究,我们在北京工业大学高科技能源楼建立了一套包含60套不同结构地下换热系统的实验台.利用温度及流量测试装置获得运行过程中温度变化并计算换热量,探求不同结构地下换热系统的换热情况.本实验台还可以收集系统运行过程中地下换热系统的传热温度扩散半径,实验系统不仅为地源热泵的设计提供了数据,而且为地源热泵的深入研究提供了平台.本文给出的部分实验结果证明,根据当地地质情况、负荷需求及系统运行模式配置能源井是至关重要的.