低温工况下翅片管换热器的设计计算

采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。     

低温翅片管换热器的传热试验研究

为了研究翅片管换热器在低温工况下的传热性能,进行了翅片管汽化器的气化试验。采用低温热电偶连续测量翅片管汽化器8个不同位置的温度,得到8条温度曲线。分析曲线表明气化过程可归结为非稳态与稳态两个阶段,并经历液相、汽液两相及气相三个传热区。试验结果为同类换热器的分段设计提供了依据。     

翅片管换热器结霜时霜密度和厚度的变化

本文根据理想气体状态方程和Clapeyron-Clausius方程推导出了计算用于霜密度变化的结霜量变化率的公式。计算时同时考虑了结霜的密度和厚度随时间的变化,得到了不同工况下用于霜密度变化的结霜量变化率、用于霜厚度变化的结霜量变化率随时间的变化规律以及霜的密度和厚度随时间的变化,为采取有效的除霜控制方法提供了依据。     

霜形成对翅片管换热器空气侧表面传热系数影响的实验研究

在空冷系统中,换热器空气侧的表面结霜问题是影响其应用和发展的主要问题。通过对结霜条件下翅片管换热器空气侧换热性能的实验研究,得出了空气湿度、翅片间距、风速等参数变化对空气侧当量表面传热系数的影响;结果表明在一定的范围内,结霜前期h0值随结霜时间τ急剧下降,在结霜后期,这些参数对h0值的影响大为削弱。     

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。     

环境参数对翅片管换热器表面结霜特性影响的实验研究

为了解决空气源热泵蒸发器在低温工况下的结霜问题,利用焓差法空调性能实验室搭建翅片管换热器结霜动态特性测试试验台,单独对翅片管换热器进行霜层生长特性影响研究,获得了翅片管换热器表面霜层厚度、结霜量及制冷剂制热能力等参数在不同迎面风速、空气温度及相对湿度情况下的变化规律。为延缓空气源热泵机组结霜、延长机组在低温工况下稳定运行时间提供了依据。     

翅片管换热器结构对霜层生长特性影响研究北大核心

以50%的去离子水-乙二醇溶液作为制冷剂,用显微测相法测量翅片表面的霜层厚度,实验研究了换热器结构对翅片管式换热器的结霜性能的影响。实验结果表明:对于不同翅片间距(1.6mm—2.8mm)的换热器,当翅片间距为1.9mm时,换热器的平均换热量最大,且相对运行稳定,换热器的性能最优。采用平片时,换热器表面霜层生长较慢,但是其换热量较小,工程实践中不宜采用;采用波纹片时,换热器换热量较大且稳定性较好;在不结霜的情况下,开窗片换热器性能优于正弦波纹片与平片。     

结合人工神经网络的翅片管式冷凝器快速仿真模型

为了提高翅片管式冷凝器仿真精度和计算速度，提出了含基本数学模型与两个神经网络的复合冷凝器模型．基本数学模型采用分区集中参数模型，简化用神经网络用以反映分区集中参数模型与分布参数模型间的非线性关系，精度改进用神经网络通过分析比较模型与实验值的差别，提高复合模型的精度．实际应用表明，复合模型的计算速度比分布参数     

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。     

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。     

Analysis of frost visualization over a fin and tube heat exchanger by natural convection

In this article, studies are made on frost formation and flow over a fin and tube heat exchanger due to natural convection for various conditions of relative humidity, air ambient temperature, and mean refrigerant temperature. The results include frost deposition, steps of frost formation, and its effect on heat transfer rate for different conditions. The results show that frost is formed only on the tip of the fins with higher thickness from top to bottom due to small distance between the fins. Frost causes to trap the air which increases the thermal resistance and reduces heat transfer in the system.     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

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。     

采用铜铝复合管的翅片管换热器性能试验研究

针对铜铝复合管(ACC管)在空调用翅片管换热器中替代铜管应用进行了试验研究。分别对Ф7.94mm型管的全铜管、过冷段铜铝复合管、全铜铝复合管三种换热器进行了性能比较和成本分析。研究结果表明,在风速和风量不变的情况下,过冷段铜铝复合管换热器能力为8634.22W,高于全铜铝复合管的换热器的8389.36W,低于全铜管换热器的8989.07W。制冷剂侧能力测试中,过冷段铜铝复合管换热器平均值为8.885kW,与全铜铝复合管换热器平均值8.775kW相比高1.24%,与全铜管换热器平均值9.101kW相比低2.37%,与能力测试结果基本一致。与原换热器铜管相比,在相同条件下,铜铝复合管可以降低管材成本29.5%。综上所述,过冷段采用铜铝复合管的换热器能够取代铜管换热器应用在空调中,在不影响其换热性能的基础上,降低成本效果明显。     

纵向翅片扁管换热器的结构优化

通过建立数值优化模型,对纵向翅片扁管换热器进行结构优化,得到了翅片长度、翅片间距及翅片高度对换热器热阻及空气侧对流换热系数的影响,同时还研究了不同热源温度、不同风速时换热器的优化结构,为工程应用提供了参考。     

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利用RELAP对中国氦冷固态实验包层模块(CN HCCB TBS)冷却系统的换热器管道破裂事故进行了详细的分析,与ITER元件水冷却系统(CCSW-1)进行了比较,对两个系统进行了合理的简化,给出了相应的RELAP节点图,并分析了不同破口事故工况对中国氦冷固态实验包层模块冷却系统和ITER CCWS-1的影响。分析结果表明,事故发生后破口附近会形成类似水锤事件,进入CCWS-1系统的氦气很可能会聚集在CCWS-1系统的高点,需在系统高点设计合理的排气路径。另外,为了限制进入CCWS-1系统的氦气量,建议在换热器水侧进出口处增加隔离阀门,隔离阀必须保证可靠性以及较短的响应时间。     

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.     

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.     

中国氦冷固态实验包层模块冷却系统换热器管道破裂事故初步分析

利用RELAP 对中国氦冷固态实验包层模块(CN HCCB TBS)冷却系统的换热器管道破裂事故进行了详细的分析,与ITER 元件水冷却系统(CCSW-1)进行了比较,对两个系统进行了合理的简化,给出了相应的RELAP 节点图,并分析了不同破口事故工况对中国氦冷固态实验包层模块冷却系统和ITER CCWS-1 的影响。分析结果表明,事故发生后破口附近会形成类似水锤事件,进入CCWS-1 系统的氦气很可能会聚集在CCWS-1 系统的高点,需在系统高点设计合理的排气路径。另外,为了限制进入CCWS-1 系统的氦气量,建议在换热器水侧进出口处增加隔离阀门,隔离阀必须保证可靠性以及较短的响应时间。     

The effect of geometrical characteristics of wavy strip turbulator and thermodynamic properties of fluid on exergy loss and heat transfer in a tube in tube heat exchanger

The present work conducts an experimental investigation into the influence of flow, thermodynamic and geometrical characteristics of the wavy strip on exergy loss and dimensionless exergy loss in a tube in tube heat exchanger. The working fluid is water with hot water passing the inner tube and cold water passing annulus. Wavy strips with four different angles and three widths were investigated experimentally. The result of exergy loss and dimensionless exergy loss for various conditions is presented and on the basis of curve fitting, three empirical correlations are suggested to predict dimensionless exergy loss in a double tube heat exchanger.