多管排大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片型式对空气侧强化传热的影响,对12排分别带平直、开缝、纵向涡、开缝与纵向涡混合、圆形共5个翅片型式的翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究,并在相同质量流木结流量、相同压降及相同泵功率下进行了综合性能评价.在三种比较准则下,圆形翅片的换热综合性能最差,开缝与纵向涡混合翅片的换热综合性能比纵向涡翅片的好,而当Re数较大时开缝翅片的换热综合效果最好.在试验的Re数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式,为相关的理论研究和工程应用提供了参考.     

单向开缝翅片管换热器传热与阻力特性试验研究

通过模化试验研究了翅片间距对单向开缝翅片管换热器翅片侧流动、传热特性的影响。结果表明:在翅片间距为2.1～2.5mm范围内,当Re<2700时,减小翅片间距能提高单向开缝翅片管换热器的传热性能,当Re>2700时,增大翅片间距能提高其传热性能;单向开缝翅片管换热器翅片侧的阻力随翅片间距的增大而减小;增大翅片间距能提高单向开缝翅片管换热器的综合性能。     

平直开缝翅片传热特性的三维数值模拟及场协同原理分析

本文用数值模拟的方法对翅片管换热器中广泛使用的平直开缝翅片的传热特性进行了数值模拟。结果表明在平翅片后部开缝与在翅片前部开缝相比,换热增强更多,并用场协同理论分析说明,在速度场和温度场协同比较差的区域开缝要比在场协同比较好的区域开缝对传热强化更有效。     

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。     

空间波动参数在开缝翅片结构优化设计中的应用

首次提出无量纲速度和无量纲温度空间波动强度来分别定量地表征翅片结构对流场和温度场的扰动强度.对X型和和圆弧型开缝翅片进行了PIV和红外热成像实验研究.实验结果表明,X型开缝结构对流场和温度场的扰动强于圆弧型开缝结构,前者的换热性能优于后者,但前者的阻力高于后者.优化设计出一种新型的开缝翅片(X圆弧波浪型),并对三种翅片进行了数值模拟分析.数值模拟结果与实验结果吻合得很好,数值模拟结果表明,优化后的X圆弧波浪型开缝翅片的无量纲速度和温度的波动强度高于前两种翅片,整体的换热性能优于前两种翅片.因此,本文提出的无量纲空间波动参数为开缝翅片结构优化设计提供了一个定量的标准.     

开缝对波纹翅片传热的影响及场协同分析

本文针对汽车换热器中的波纹翅片建立二维计算模型,运用场协同原理分析波纹翅片附近流动及传热情况,并通过二维开缝波纹翅片模型讨论开缝位置对其传热性能和流动特征的影响。数值模拟结果显示,波纹翅片各周期场协同角分布基本相同,在拐角附近存在明显的场协同恶化区域。在波纹翅片的拐角处或各半周期的1/4处开缝可改善协同,从而强化传热。此外,前密后疏或前疏后密的开缝方式不影响翅片的换热和压降情况,在开缝分布不均匀时,稀疏段开缝位置决定了翅片换热能力的相对大小。     

带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器数值分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器和圆管翅片换热器的空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.结果表明,在模拟的流速范围内,与圆管翅片换热器相比,带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器的换热效果Num平均强化了32.4%,其综合换热性能(Nu/f)提高了28.93%,明显好于圆管翅片换热器.纵向涡强化换热的内在机理可以用场协同原理进行解释,它改善了速度场和温度场的协同,使全场的速度和温度梯度之间的夹角减小.     

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。     

半球突开缝翅片传热特性模拟及(火积)分析

本文应用三维数值模拟对半球突开缝翅片的传热与流动特性进行研究,并利用（火积）耗散理论对其传热机理进行分析。计算结果表明:与平片相比,半球突开缝翅片的传热性能提高24.06%～67.73%,综合性能(k/f^1/3)提高7.55%～23 88%,换热效果明显好于平片。通过（火积）耗散理论分析显示:半球突开缝翅片的等效热阻小,换热的不可逆程度较低,因而换热性能较好。     

变角度百叶窗翅片的数值模拟和性能分析

为研究变角度百叶窗结构对平行流蒸发器换热性能的影响,文中建立了一种均匀角度百叶窗和两种变角度百叶窗的计算模型;采用fluent软件数值模拟了空气侧的传热和流动过程,得到了百叶窗翅片的速度场、温度场及压力场;将数值模拟结果与相关文献实验关联式结果进行对比,验证了数值模拟的可行性,分析了迎面风速对换热和压降特性的影响;并利用公式j/f1/3,比较了三种翅片的综合性能,发现变角度百叶窗翅片综合性能优于均匀角度百叶窗翅片。     

CPU散热器换热特性的实验研究

本文对两种不同类型的CPU散热器,整体平直翅片与分段式的平直翅片,在不同加热功率、不同流速下的强迫风冷的传热性能进行了实验研究,得出换热系数主要和来流速度有关,而与加热功率关系不大的结论,并将二者的换热性能进行了对比。结果表明,翅片2的换热系数随流速的变化更强烈,在其他相同条件下,其换热系数甚至可以达到翅片1的两倍。     

球突翅片表面的数值模拟和特性分析

本文运用适体坐标下同位网格SIMPLE算法对具有浅椭球突的翅片表面进行了数值模拟和特性分析;研究了翅片上叉排布置三排椭球突时在不同流速下的流动和传热特性,分析了在2 m/s流速下球突冲压高度以及冲压面椭圆长、短轴变化对换热和流动特性的影响.     

扁管管片式散热器中马蹄形涡的数值模拟

本文通过数值模拟的方法对扁管管片式散热器中的流场、涡量场、速度环量、 Nu数、马蹄形涡进行了模拟。在Re=1450时,对马蹄形涡的形成、发展、衰减进行了模拟。对在Re=1050时平均Nu数在流动方向的分布,与横断面上速度环量在流动方向的分布进行了比较分析,得出在扁管管片式散热器中决定换热能力的物理量-速度环量。     

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。     

肋片双面带涡产生器的扁管管片式散热器数值研究

采用数值模拟的方法,研究了流道内上下两肋片均布置有涡产生器的扁管管片式散热板芯的传热与阻力特性,并与流道单面布置涡产生器的换热板芯进行了对比.结果表明,采用双面带涡产生器的肋片表面能在提高Nu的同时,降低流动阻力,换热性能得到了明显的提高,在Re=1500时,平均Nu数提高了8.6%,横向平均Nu最大提高了30%,阻力下降了6.5%.     

格芯夹层结构散热性能的数值计算评估

为评估格芯夹层结构的传热性能以及代替传统的板式肋片结构应用于汽车散热系统中的可能性,文章对几种典型的格芯夹层结构（如kagome lattice,tetrahedral lattice和pyramidal lattice）和板式肋片（corrugated plate）结构实施了一系列的三维数值计算评估.通过对比相同Reynolds数下的传热系数和相同泵功率下的局部Nusselt数来评估各组结构的传热性能.结果显示,相同Reynolds数条件下,各组格芯夹层结构的传热系数较板式肋片结构均有提高,同时摩擦阻力也大幅度增大.在相同泵功率条件下,由于板式肋片结构所受形阻基本可以忽略,因此在较低泵功率范围内（< 1 500 W）,板式肋片的局部Nusselt数最大.随着泵功率的增长,当泵功率提高到3 000 W,tetrahedral的Nusselt数与板式肋片持平并进一步增大,显示出了格芯夹层结构的应用潜力.高传热性能而低摩擦阻力的格芯夹层结构完全有潜力代替传统的板式肋片结构应用于新型高效紧凑的散热系统中.      

Effects of fin pitch and tube diameter on the air-side performance of tube bank fin heat exchanger with the fins punched plane and curved rectangular vortex generators

Tube bank fin heat exchangers with vortex generators are widely used in the field of industrial applications. The effects of the fin pitch and the tube diameter on the air-side performance of the tube bank fin heat exchanger with plane rectangular vortex generators (PRVG) and curved rectangular vortex generators (CRVG) are experimentally studied in this paper. Performance comparison is carried out between the fins with PRVG and CRVG. The experimental results show that both PRVG and CRVG can effectively enhance heat transfer performance compared with the plain fin. Both the fin pitch and the tube diameter have obvious effect on f compared with the effect on Nu, especially for the fin with PRVG. The characteristics of Nu, f, and Nu/f^1/3 are different for the fins with PRVG and CRVG. The fin with CRVG has a better heat transfer performance than the fin with PRVG for all the cases studied in this paper.     

进口雷诺数影响RP-3结焦特性实验研究

实验研究了RP-3沿流向结焦分布规律以及进口质量流量对其产生的影响.实验将RP-3加压至5 Mpa,使用2.1 m长不锈钢管(1:8 mm I.D.、2.2 mm O.D.、1Cr18Ni9Ti)中将流经其中的RP-3从127℃等热流加温至427℃.在定质量流量前提下,改变进口质量流量0.39、0.78、1.17和1.56 g/(s·mm~2),研究了进口雷诺数对结焦规律的影响.实验结果表明:随着质量流量的增加,RP-3结焦峰值位置逐渐向后推移;管壁平均结焦速率受与进口雷诺数的0.89次方成正比关系;单位质量RP-3结焦生成量随进口雷诺数的增加先减少后增加.     

HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP MEASUREMENTS FOR IN-TUBE CONDENSATION OF CFC-113 USING MICROFIN TUBES AND WIRE INSERTS

Accurate, repeatable heat transfer and pressure-drop measurements have been made for condensation of CFC-113 with downflow inside enhanced microfin tubes and tubes containing twisted-wire inserts. In the latter case measurements have also been made for CFC-113/air mixtures. The heat transfer rate was calculated from the coolant flow rate and temperature rise, the latter measured using a 10-junction thermopile with careful attention paid to adequate coolant mixing and isothermal immersion of the thermopile leads. The surface temperature was found from thermocouples embedded in the tube wall. One plain tube, nine microfin tubes (with different fin heights, helix angles, and number of fins), and four twisted-wire inserts (with different wire densities) were tested. Enhancement ratios (i.e., vapor-side heat transfer coefficient for the enhanced tube divided by that for a smooth tube at the same vapor-side temperature difference and vapor inlet velocity) between 1.6 and 5.6 for the microfin tubes and between 1.2 and 1.6 for the twisted-wire inserts were found, with values depending on vapor-side temperature difference, vapor inlet velocity, and air inlet mole fraction in the case of CFC-113/air mixtures. The microfin tubes showed moderate pressure-drop penalties of around 50% compared to the plain tube, while the twisted-wire inserts showed increasing pressure-drop penalty with increasing wire density.