铜铝复合管在空调蒸发器中应用的试验研究

主要针对铜铝复合管(CCA管)在空调蒸发器集气(液)管替代铜管应用进行了试验研究。从焊接工艺、弯曲性能和弯曲后抗压性能方面对9.52×0.7型号的铜铝复合管进行替代研究。结果表明:铜铝复合管焊接处的抗拉强度为114.1MP,延伸率为30%,可以满足产品要求。它具有良好的弯曲性能和弯曲抗压性能,经过不多于四次的弯曲试验,复合管集气管的极限压力为19MP,高于饱和制冷剂3倍工作压力。将铜铝复合管集气管的空调与原机在焓差实验室进行整机性能试验,结果表明:它们的制冷量相差10W,能效比基本不变,可以满足国家标准,对空调器的性能基本没有影响。同时在噪声实验室对整机进行噪声测试,测试结果显示,与原机型相比,在高中低三种风量状态下,噪声分别增加0.5/0.6/1 dB(A),满足原机型噪声标准。与铜管相比,在相同条件下,复合管集气(液)管可以降低成本29.2%。     

铜铝复合管在空调器室内外机连接管中应用的试验研究

主要针对铜铝复合管在家用空调器室内外机连接管的应用替代铜管进行了试验研究。从力学性能、弯曲性能、工艺性、耐压性和耐腐蚀能力几个方面分别对Φ6.35×0.6、Φ9.52×0.7和Φ12.7×0.8的三种型号铜铝复合管连接管进行性能试验。结果表明:三种型号的铜铝复合管连接管延伸率都大于40%,不低于铜管的延伸率,抗拉强度在150～180MPa之间具有良好的弯曲性能,扩口率在65～89%之间,不低于铜管的扩口率(≥50%)。三种规格的铜铝复合管安全承受压力均大于常用制冷剂R22和R410a所要求的耐压强度。经过500h的盐雾实验后,压力测试焊接点无泄漏。最大承受压力超过15MPa,满足空调室内外连接管的使用要求。同时将三种规格的铜铝复合管接入空调器在焓差实验室进行性能测试,表明:与原机型铜连接管相比,使用铜铝复合管连接管的空调器制热量、制冷量和能效比的变化低于1%,对空调器的性能基本没有影响。与铜管相比,在相同条件下,可以降低成本23～35%。     

带有冷凝水回收利用装置的家用空调性能试验研究

针对家用空调冷凝水随意排放的现状,设计了一种冷凝水回收利用装置,并将其用于家用空调系统中进行了试验研究。试验表明:在最小运行制冷、额定制冷和最大运行制冷工况下,带有冷凝水利用装置的空调性能与空调原型机的性能相比,输入功率分别降低2.31W、0.67W、8.68W;制冷量分别增加2W、29W、20W;系统的COP分别提升0.47%、0.94%、1.20%。在下一步的试验中,通过增大冷凝水与铜管和翅片的接触面积,进一步提高系统的性能。     

套片式翅片管换热器传热与空气流动阻力性能试验研究

为了研究改变翅片材料对套片式翅片管换热器性能的影响,分别对采用铝翅片和黄铜翅片的套片式翅片管换热器(结构参数基本相同)进行传热特性与空气流动阻力特性的试验。试验得到了试件在一系列试验工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,通过计算得出了相应的传热准则关系式与管外空气流动阻力准则关系式,绘制了传热系数和管外空气流动阻力的有关图线。结果表明:黄铜翅片套片式换热器与铝翅片套片式换热器相比,换热性能优势明显,其原因主要是铝材比铜材软,与铜管胀接后的接触热阻大,因此换热性能更弱。     

过冷器改善低环温热泵机组化霜底部结冰研究

针对常规翅片换热器在低环温运行时换热器的底部容易结冰、融冰困难问题,设计了经济器机组的过冷装置。在基本不增加换热器材料的基础上,通过改变换热器底部的制冷剂管路增加了过冷器。理论分析和测试结果表明:制冷制热性能与原系统基本相同,化霜时翅片换热器底部无结冰现象,最低压力在411k Pa以上,化霜干净彻底。过冷器可以用于新型的低环温经济器热泵机组设计。     

太阳能辅助空气源热泵空调低温特性研究

为了改善和提高空气源热泵空调冬季低温环境下的工作性能,设计了以翅片-套管复合式换热器为核心部件,以太阳能低温热水作为辅助热源的太阳能辅助空气源热泵空调,并对该热泵空调进行了低温工况性能测试。实验结果证明,当室外环境温度低至-15℃时,太阳能辅助空气源热泵空调与单一空气源热泵空调相比,系统性能得到明显改善,COP提高50%以上。     

网翅片换热器换热性能的实验研究

换热器空气侧换热效率低是换热器领域的难点,管翅换热器是目前应用广泛、性能较优的换热器。为了寻求更好的换热器制作材料,以铜网片替代管翅换热器的板翅片,研制三种与市售管翅换热器同等尺寸(40×80×180 mm)的网翅片换热器进行换热性能实验对比,实验结果表明：研制的网翅片换热器相比于管翅换热器,在自然对流下热阻能降低35%;在强制对流下热阻能降低75%,网翅片换热器的温升是管翅换热器的20%。     

除湿换热器尺寸结构对其热湿传递特性的研究

建立了通用型除湿换热器测试平台,对两种翅片长度的除湿换热器(LDCHE和SDCHE)涂覆干燥剂前后的传热传质性能进行了测试研究。研究结果表明,与普通换热器相比,除湿换热器由于干燥剂涂层的影响,其传热能力削减30%,压降增加60%。其他结构尺寸不变,翅片长度增加一倍时,除湿换热器传热系数减少50%,除湿效果提高40%,压降增加80%,除湿与再生的能效比均降低。增加翅片长度能够强化除湿效果,但传热性能降低,增加能耗。     

气液双热源耦合热泵空调性能模拟研究

建立了气液双热源耦合换热器的耦合换热模型,并对其在耦合热源热泵空调中应用时的制热工况进行了性能模拟研究。模拟结果显示,使用该气液双热源耦合式换热器的耦合热源热泵空调系统,气液双热源模式与单空气热源模式相比,制热量和COP均有明显提高,低温时性能提高更为显著。当室外温度为-15℃时,双热源热泵的制热量较单一空气源热泵提高比例进一步增大,制热量提高近40%,COP提高近30%。     

液氮热管过冷器的设计及分析

过冷器是高温超导电缆(HTS)低温冷却系统的关键设备之一。文中对一种以液氮为工质的新型过冷器-热管过冷器进行了设计计算,并与传统的盘管过冷器作了对比,结果表明热管过冷器能大大减少换热面积,在设计换热量为900W的情况下,热管型过冷换热器所需传热面积仅为盘管型的1/5,热管型冷头换热器面积为盘管型的1/3。并针对热管过冷器分析了不凝性气体对其冷凝段传热效率的影响,结果表明随着不凝性气体浓度逐渐增加,冷凝段换热效率开始时急剧减小,后逐渐趋于平缓。在不凝性气体浓度不变的情况下,提高热管过冷器的工作温度,或减小冷凝段的冷凝温差,都能有效提高冷凝段传热效率;在冷凝段分析的基础上,计算和分析了不凝性气体对整个热管过冷器系统的影响,结果表明随着不凝性气体浓度的升高,热管过冷器的换热量减小,同时工作温度升高,且这两者的变化在不凝性气体浓度较小时较剧烈,较大时较平缓。     

管间距对翅片管换热器热力性能的影响

分析了翅片管换热器传热及流动阻力性能的影响因素;叙述了场协同理论的基本机理,并与等流速排列方式联系起来加以分析讨论;概述了翅片管换热器研究中管间距对传热及流动阻力影响的国内外研究现状;讨论了不同翅片及基管类型结构尺寸下管间距对换热器传热及流动阻力影响的规律。在此基础上,对管束排列的研究前景进行了展望。     

利用高翅管换热器提高压力恢复系统效率

为提高压力恢复系统效率,设计并制造了一台高翅管换热器。采用滚扎而成的整体式螺旋高翅片管,代替套片式圆形普通翅片管,翅片管材料为紫铜,管束按等腰三角形叉排布置,管内强制水冷。测试了高翅管换热器的阻力特性,对比分析了加入换热器前后压力恢复系统性能的变化。结果表明:随着背压的提高,该换热器流阻逐渐降低,当背压达到9.366kPa时,换热器流阻为0.133kPa,仅占换热器入口激光尾气压力的1.4%;与不加换热器相比,加入高翅管换热器后的引射器混合室入口压力降低了12.95%,压力恢复系统的效率得到了提高。     

低温发电用翅片管换热器传热特性的数值模拟分析

为了深入研究低温余热发电系统用翅片管换热器的传热特性,文中建立了翅片管换热器计算模型,对工质R123在翅片管换热器内的传热性能进行数值模拟,比较管内工质R123在不同流速与温度时的换热特性,利用最小二乘法原理,对烟气侧和工质侧的换热关联式进行了拟合,得到了二者的换热准则方程,此外,利用实验方法对模拟结果进行验证。     

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。     

Evaluation of Nusselt number and effectiveness for a vertical shell-coiled tube heat exchanger with air bubble injection into shell side

Air bubble injection was employed to increase the heat transfer rate (Nusselt number) of a vertical shell and coiled tube heat exchanger in this article. Hot and cold water flowed into the coil side and shell side of heat exchanger, respectively, and air bubbles were injected inside the shell side of heat exchanger via a memorable method. Bubbles' vertical movement due to buoyancy forcing through the heat exchanger can enhance the heat transfer rate by mixing the thermal boundary layer, increasing the turbulence level of the fluid flow and increasing the shell-side fluid Reynolds number.     

一种新型强化换热材料-泡沫金属材料在脉管制冷机中的初步试验

换热器的换热问题对于制冷机的性能有重要的影响。文中在脉管制冷机冷热端换热器中采用了一种新的材料—紫铜泡沫金属材料,进行了初步的制冷机性能测试,并和相同制冷机结构参数下采用紫铜丝网材料作为冷热端换热器填料的制冷机的性能进行比较,发现采用紫铜泡沫金属材料可以强化冷热端换热,能够降低脉管制冷机所能达到的最低温度。     

Numerical Study of Fin-and-Tube Heat Exchanger in Low-Pressure Environment: Air-Side Heat Transfer and Frictional Performance,Entropy Generation Analysis,and Model Development

Heat transfer and frictional performance at the air-side is predominant for the application and optimization of finned tube heat exchangers. For aerospace engineering, the heat exchanger operates under negative pressure, whereas the general prediction models of convective heat transfer coefficient and pressure penalty for this scenario are rarely reported. In the current study, a numerical model is developed to determine the air-side heat transfer and frictional performance. The influence of air pressure (absolute pressure) is discussed in detail, and the entropy generation considering the effect of heat transfer and pressure drop are analyzed. Furthermore, prediction models of air-side thermal and frictional factors are also developed. The results indicate that both the convective heat transfer coefficient and pressure penalty decrease significantly with decreasing air pressure, and the air-side heat transfer coefficient is decreased by 64.6~73.3% at an air pressure of 25 kPa compared with normal environment pressure. The entropy generation by temperature difference accounts for the highest proportion of the total entropy generation. The prediction correlations of Colburn j-factor and friction factor f show satisfactory accuracy with the absolute mean deviations of 7.48% and 9.42%, respectively. This study can provide a reference for the practical application of fined tube heat exchangers under a negative pressure environment.