模拟分析壳程结构参数对缠绕管式换热器综合性能的影响

采用数值模拟的方法,建立合理简化的缠绕管式换热器的流体动力学模型,考察缠绕管式换热器的壳程结构参数对其流动和换热性能的影响.结果显示,换热器盘管层数的增加并未带来努赛尔数的明显变化,仅阻力系数的增大不足以引起换热器综合性能评价因子数值的波动.随着换热管轴向间距加大,努赛尔数、阻力系数和综合性能评价因子都呈现出先增大后减小的趋势.换热器垫条厚度的增加则会引起努赛尔数的增加,伴随阻力系数降低,综合性能评价因子的数值明显升高.对比后得知,垫条厚度对缠绕管式换热器的换热和流动性能的影响最为显著.研究结果可为缠绕管式换热器优化设计提供参考.     

缠绕管换热器并管传热模型及实验

为了研究缠绕管式换热器中的并管结构的传热规律 ,对并管金属管壁的微元段建立热平衡方程 ,以管壁温度对称分布及通过两并管焊接结构的热量相等为边界条件 ,提出了并管传热模型。在以空气为工质的并管传热实验台上 ,测定了管壁温度 ,然后与模型计算管壁温度比较 ,验证了该传热模型的有效性。该模型是多流体并管式缠绕管换热器设计计算的基础。在低温和深冷分离工程中 ,这种结构紧凑可实现多流体换热的缠绕管式换热器 ,有着广泛的应用     

缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟研究

为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算。研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小;壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小。通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关;螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关。同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93%,压降平均降低了40.27%,综合传热性能均好于原结构。该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础。     

金属丝网波纹填料强化换热器壳侧传热研究

对一种利用金属丝网波纹填料强化管壳式换热器壳侧传热的方案进行了仿真研究。利用FLUENT软件通过求解多孔介质能量方程研究了金属丝网波纹填料对壳侧传热的强化效果,分析了不同空隙率的波纹填料以及不同入口速度对换热器壳侧传热性能的影响。结果表明：利用金属丝网波纹填料能够明显强化换热器壳侧传热,填料的空隙率越小、流体进入换热器壳侧的速度越小,传热效果越好。由于金属丝网波纹填料具有阻力小、压降低的优点,该强化换热器壳侧传热方案对于低入口速度工况下的换热具有独特优势。     

湍流模型在折流板换热器壳侧结构优化中的应用

研究不同湍流模型在换热器流场和传热计算中的适用性,分别采用Spalart-Allmaras湍流模型、标准k-ε湍流模型和可实现k-ε湍流模型计算换热器在不同入口速度下的出口温度、换热系数等参数.将3种湍流模型的CFD计算结果与Bell-Delaware理论计算值进行对比可知,Spalart-Allmaras湍流模型的换热器性能数值计算存在明显缺陷,可实现k-ε湍流模型的换热器CFD较其他两种湍流模型的更为适用.将适用性较好的可实现k-ε湍流模型进行CFD数值模拟,模拟结果表明挡切率为25%时换热器性能最佳.     

绝热和加热状态下换热器壳侧气液两相流的充型与压降

地甘油水溶液－空气在ＴＥＭＡ－Ｆ型换热器壳色热及加热状态下的气流两相流流型和压降进行了研究。     

纵流壳程换热器性能研究

对纵流壳程换热器的流体力学性能和传热性能进行了理论分析和实验研究。结果表明理论分析的结果是可行的，能够满足工程应用的需要。     

换热器壳侧紊流流动特性的数值研究

根据体积多孔度、表面渗透度的概念 ,采用分布阻力方法建立了换热器壳侧紊流流动的三维数值模型 ,用修正的 κ- ε模型考虑管束对紊流的产生和耗散的影响 ,用壁面函数法处理壳壁和折流板的壁面效应 .对一管壳式换热器模型的壳侧流动特性进行了数值模拟 ,计算的压力分布与试验值进行了对比 ,并研究了不同紊流模型对计算结果的影响 .结果表明 ,计算的压力分布和试验值吻合良好 ,该模型能有效地模拟管壳式换热器壳侧流动特性 .     

整体式微通道换热器的性能分析

为了提升整体式微通道换热器的整体性能,建立了整体式微通道换热器的稳态换热模型,研究了结构参数与运行参数对其的影响规律。整体式微通道换热器以R245fa为工作工质,并在实验验证模型准确性的基础上,利用该模型模拟研究了换热器风量和换热器热管间距对系统整体热阻和空气侧压降等参数的影响。研究结果表明,当微通道换热器的蒸发段风量为0.41 m³/s、冷凝段风量为0.21 m³/s时,换热器的系统整体热阻为0.038 0 m²·K/W;随着冷凝段和蒸发段循环风量的增加,微通道换热器空气侧的压降增加,整体热阻均降低;微通道换热器的整体热阻的下降趋势随着风量的增加而逐渐减弱,得出在本研究范围内,蒸发段风量取0.45 m³/s、冷凝段风量取0.69 m³/s为宜;随着整体式微通道换热器热管间距的增加,微通道换热器整体热阻呈上升趋势,微通道换热器在蒸发段空气侧的压降呈下降趋势。当换热器热管间距为6 mm时,微通道换热器综合性能达到最佳。研究结果对通信基站冷却设备设计及微通道换热器结构与控制参数优化...     

流程布置对电动汽车热泵车外换热器性能的影响

针对电动汽车热泵用平行流车外换热器,通过建立基于制冷剂不均匀分配的分布参数模型,发现单流程和四流程结构的冬夏总体性能较差。单流程布置与二流程布置相比,夏季工况和冬季湿工况的换热能力分别下降25.3%和23.3%,四流程、三流程和二流程布置的换热能力差别不大。四流程布置和三流程布置的制冷剂侧压降分别是二流程布置的2.5~2.8和1.8~2.5倍。系统试验结果表明：在冬夏各工况下,二流程换热器系统的性能系数COP均高于三流程换热器系统,其中在冬季湿工况下,二流程换热器系统的制热量和COP较三流程换热器系统分别提高6.4%和9.4%。与三流程结构相比,二流程结构更适合电动汽车热泵的车外换热器。     

换热器壳侧泄漏流对气液两相分布的影响

在常温常压下，应用电导探针，研究了TEMA—E型管壳式换热器壳侧各流路对错流区的气液分布状态的影响。试验结果表明，泄漏流对壳侧错流区气液再分配有着直接的影响，且在不同的流型下，其影响作用大小有所差异。在环状流下，A流路的贯通作用使折流板前后对应区域的含气率基本一致；泄漏流E使A流路的贯通作用得到明显的削弱。泡状流时，A流路的贯通作用不明显。     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

管壳式换热器壳侧简化两相流路分析法模型

针对工业中广泛应用的管壳式换热器,通过实验研究,提出了壳侧单元流动模型。以均相流动模型为基础,建立了计算步骤比较少简化两相流路分析法,以计算壳侧两相压降。该方法与实验结果吻合较好,并通过与他人实验结果对比发现,该计算方法的精度比较高。     

绝热和加热状态下换热器壳侧气液两相流的流型与压降

对甘油水溶液 空气在TEMA F型换热器壳侧绝热及加热 (液相有少量蒸发 )状态下的气液两相流流型和压降进行了研究 .研究表明 ,热态时的流型及其转变与绝热时有较大差别 .在无量纲量Frm 和Jg/Jl 的坐标系中 ,首次获得了同时适用于绝热和加热状态的通用流型图 .在不同流型下 ,按窗口区、错流区用Martinelli参数关联了两相摩擦压降 ,获得了较高精度的关联式 .拟合结果说明 ,对环状流与分层流 ,在绝热和加热状态下的系数C值近于相等 .     

特流分配的不均匀性对紧凑式换热器效能的影响

以一侧流体分配不均匀的换热器模型为基础,建立了物流分配不均匀性对换热器效能影响的数学模型,通过理论分析和计算,为研究换热器内部物流分配不均匀对其效能的影响提供了一种分析方法,该理论模型包括连续模型和离散模型2种形式,前者为研究物流分配不均匀引起换热器效能的下降提供了一种分析计算方法,后者为控制实验研究的精度提供了理论依据,研究结论对换热器的优化设计具有重要意义。     

改善三套管蓄能型热泵系统供热性能的实验

为改善室外低温条件下空气源热泵的供热性能,提出了三套管蓄能器供热模式.实验比较了三套管蓄能器单独供热、联合空气源热泵供热以及太阳能辅助三套管蓄能器供热的运行稳定性及制热COP等供热特性.实验结果表明,太阳能辅助三套管蓄能器供热模式可有效改善三套管蓄能器的供热性能,在太阳能热水温度为28℃,热水流量为300L/h的工况,机组蒸发温度为-2.8℃,制热COP为2.8,有效缓解了空气源热泵在低温环境中的供热不足.     

套管式和双U型换热器换热性能对比

地埋管换热器广泛应用于各种建筑供暖系统中,提高地埋管换热器的传热效率一直是研究人员关注的热点问题。本文分别在第四系和基岩地层开展了套管式和双 U 型地埋管换热器岩土热响应对比试验。结果表明,套管式换热器增加了循环流体进口流量以及外管壁与岩土体之间的接触面积和热传导能力,换热性能要优于双U型换热器。第四系松散沉积物中,套管式换热器夏季延米换热量约是双Ｕ型的1.76倍。基岩地层条件下,套管式换热器夏季延米换热量约是双Ｕ型的1.37~1.41倍。基岩地层热导率高于第四系松散沉积物,套管式和双U型换热器的换热性能均比第四系地埋管换热器强。研究工作将为地埋管地源热泵系统中套管式换热器的设计及应用提供参考。     

回填空气间隙对水平埋管换热性能的影响

建立了未夯实土壤初始温度数值计算模型,利用CFD软件求解,得到未夯实土壤初始温度数值计算结果,并将未夯实土壤初始温度数值计算结果与夯实情况下的理论计算值和实验测试数据进行比较,在该实验工况下,未夯实回填导致埋深2.2m处的土壤初始温度比夯实回填状况增大1℃左右.以未夯实土壤和夯实土壤的初始温度作为边界条件,建立埋深为2.2m的水平埋管耦合数值计算模型,利用CFD软件求解,得到土壤在未夯实和夯实情况下水平埋管换热器进出口温度及平均传热系数随时间的变化值,并与实验运行测试结果进行对比,在该实验条件下,土壤未夯实会使水平埋管进出口温度升高,系统效率降低,平均传热系数从2.71 W/(m·℃)下降到2.22 W/(m·℃).     

通过火用分析法评价换热器性能问题的研究

通过对换热器进行火用平衡分析 ,推导了换热器内部火用损失的计算公式 ,结合实例计算出了某换热器内部火用损失的具体分布及热力学效率 ,根据计算结果评价了换热器热力学完善程度及节能重点 ,为制订节能措施提供了理论依据     

换热器传热过程的熵产分析

本文从热力学第一及第二定律出发,分析换热器传热过程的熵产率,从而建立传热过程的熵产率关系式,并以此对换热器的传热及流动性能进行定量分析,进而寻找使熵产率为最小时的换热器的有关参数,为换热器的优化设计及校核提供最佳数据.