一种控温热管理器的传热传质分析

本文针对余热回收中控制热源温度的需求,提出了热管理器概念并研制开发了实验样机.本文建立了热管理器内部传热传质二维模型,研究其工作机理.模拟结果表明,不凝气具有有效的凝结换热阻隔作用.工况变化时,蒸汽覆盖段长度显著变化,而这一区域内饱和蒸汽温度变化很小,说明热管理器具有良好的控温性能.计算结果与实验数据吻合很好,验证了理论模型的正确性.     

潜热型热功能流体强化换热分析

本文建立了分析带有相变微胶囊的潜热型热功能流体的流动和换热过程数理模型,应用有限差分法和移动热源法进行联合求解。计算结果表明,相变微胶囊的加入:较好地提高了流体的换热性能。获得了相变颗粒大小和体积分数对强化换热影响等结果。计算结果对该类流体的设计和应用提供了理论依据。     

基于改进的SWS模型的换热网络优化研究

换热网络优化属于混合整数非线性规划问题,费用计算呈现的严重非线性以及大量表示换热器有无0-1整型变量的存在都使得问题的求解严重受制于网络的规模。基于分级超结构模型,本文提出允许公用工程灵活布置的换热阿络表示形式,处理流股匹配时单体换热器出现温度交叉的传热计算,扩大了求解域并实现了换热网络模拟的顺序计算。采用微分进化算法,通过设置换热器最小热负荷约束指导换热网络结构进化,建立了适用于换热网络的优化方法。通过具体算例证明基于该改进模型及微分进化算法建立的换热网络优化方法可以求解得较好的换热网络设计。     

采用不同辐射换热模型对液氦传输管线的数值研究

低温传输管线是大型低温制冷设备中的关键部件之一,采用高真空多层绝热方式减少低温传输管线的漏热。基于Fluent计算平台,分别采用DTRM模型、P1模型、ROSSELAND模型、DO模型、S2S模型对真空环境下的液氦传输管线进行了数值模拟。对比解析计算解,确定了适合液氦低温管真空环境下辐射换热的计算模型,并利用S2S模型对低温传输管线的整体结构进行了模拟。模拟分析表明:S2S模型计算得到的管壁面辐射和温度场与解析解较为接近,更适合真空环境下的壁面辐射换热计算;支撑漏热为主要漏热,管壁面间辐射换热占总漏热量比例较小,整体漏热小于1W/m,满足设计需求。     

一种控温热管理器的实验研究

本文针对余热利用中既需控制热源温度又需要对热量输入/输出进行管理的场合,提出了热管理器的概念.在运行过程中,热管理器可以实现对热源温度的控制,并根据各个用热对象的级别及工况,通过不凝性气体体积的变化,自动实现对热量输出的分配.为了验证热管理器的可行性,本文建立了实验样机及系统.实验结果表明,加热功率从6.0kW上升至14.0 kW,工质蒸汽温度的变化幅度仅为0.7℃.工质蒸汽/不凝性气体的交界面起到了良好的"热开关"作用.从热源回收的热量,按照优先级顺序依次分配给各个热用户.     

基于机器学习的竖直管内超临界压力CO2湍流换热替代模型研究

超临界压力流体在热力发电、航空航天热防护等工业领域具有广泛应用和广阔的应用前景.然而,由于超临界压力流体在准临界温度附近物性变化剧烈,对流换热性能异于常规流体,为系统热设计带来了很大挑战.本文以受浮升力与热加速耦合影响的超临界压力CO2管内湍流换热问题为例,利用机器学习的高斯过程回归算法和协同克里金法建立两种计算模型,...     

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。     

固定换热面积的回热器优化设计研究

为探究印刷电路板换热器（PCHE）Z型通道中超临界CO₂的换热特性,在换热面积固定的前提下指导回热器优化设计,采用数值模拟方法对CO₂-CO₂耦合换热的局部和整体特性进行了分析,通过CFD计算得到典型PCHE结构和典型工况下回热器的换热特性,与实验结果进行对比,验证计算模型。并利用此模型计算具有相同换热面积、不同通道结构的回热器的局部和整体换热性能,厘清结构参数对换热性能的影响规律。研究表明,计算结果与实验结果吻合,当通道夹角从110°增加至115°时换热系数出现最大幅度的下降,根据不同的设计需求,最佳的夹角范围为110°～120°。     

一种间接测量惯性管阻抗的方法

惯性管是脉冲管制冷机的一个重要部件,需要保证其在脉冲管热端提供合适的阻抗幅值和相位。如何准确确定惯性管阻抗一直是个难点。本文利用直线压缩机背腔内压力波动计算体积流率,从而间接得到惯性管入口体积流率,进而得到惯性管阻抗特性,并与DeltaEC计算做了详细对比,为进一步优化脉冲管制冷机打下基础。本文首先介绍了惯性管的热声计算模型及其湍流修正方法,并详细介绍利用压缩机了测量体积流率的方法。实验中重点考察了频率、惯性管入口压力波动、气库体积大小对阻抗的影响,并对实验结果进行了分析。实验结果表明,阻抗幅值及相角跟湍流模型计算结果总体而言相当吻合,但在某些区域还需进一步修正。     

传热效率——强化传热的新评价指标

本文从热耗散的角度出发,提出了一种新的衡量热量传输过程效率的物理撼.随后,本文利用最小热耗散优化原理对圆管管内空气对流换热问题进行了优化计算,同时从层流和湍流两种情况进行了优化前后的传热效率的比较.结果表明,对于管内对流换热问题,与不优化的光管相比,优化后的圆管的传热效率远高于前者,并且传热效率与努塞尔数的趋势一致.因此,本文提出的传热效率能够很好地应用于管内强化传热的评价.