圓孔翅片管式制冷換熱器的節(jié)能性能研究

【摘要】： 隨著能源的日漸緊缺,節(jié)能措施變得越來越重要。我國換熱設(shè)備能源利用率較低,有著很大的節(jié)能空間,特別是在翅片管式換熱器領(lǐng)域,氣體側(cè)的強(qiáng)化換熱有著廣闊的發(fā)展前景。干工況下,理論研究與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明:在翅片表面穿孔是一種很好的強(qiáng)化傳熱措施,具有較好的節(jié)能效果。在最窄通道截面風(fēng)速Umax=1～8m/s的范圍內(nèi),大直徑圓孔翅片最優(yōu)片型的當(dāng)量換熱系數(shù)h比平翅片增加了22.6%～30.4%,壓降△P最大增幅不超過8%。在風(fēng)速u=0.5m/s下結(jié)霜工況的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:與平翅片相比圓孔翅片有效制冷量高出6.02%,表面對流換熱系數(shù)高出18.84%,霜層形成過程中,傳熱系數(shù)比平翅片平均高出11.53%;圓孔翅片管式換熱器的實(shí)際制冷換熱系數(shù)比平翅片高出6.83%,節(jié)能6.39%。 圓孔翅片在干工況下強(qiáng)化傳熱研究只局限于實(shí)驗(yàn),理論分析的深入程度不夠。本文利用FLUENT軟件的對平翅片、對稱圓孔翅片和三對稱圓孔翅片管式換熱器空氣側(cè)的流動(dòng)和換熱進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了不同風(fēng)速下的速度場、溫度場和努謝爾特?cái)?shù)分布。模擬結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,平均誤差小于10%。模擬結(jié)果證實(shí):同等條件下,三對稱圓孔翅片平均換熱系數(shù)比平翅片平均高出25.7%,是其中的最優(yōu)片型。 前期結(jié)霜工況下的實(shí)驗(yàn)研究是在一個(gè)冰箱中進(jìn)行的,只有單風(fēng)速的情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能全面反應(yīng)圓孔翅片的強(qiáng)化傳熱性能。本文利用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)臺,分別對平翅片、對稱圓孔翅片和三對稱圓孔翅片管式換熱器進(jìn)行了結(jié)霜工況下的換熱和制冷性能對比性實(shí)驗(yàn)。比較分析了三種翅片管式換熱器在實(shí)驗(yàn)條件下的有效制冷量、平均換熱系數(shù)和阻力的大小;比較分析了強(qiáng)化翅片的節(jié)能效果。結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)條件下,三對稱圓孔翅片的強(qiáng)化傳熱效果最好。①與平翅片相比較,三對稱圓孔翅片的強(qiáng)化傳熱效果最顯著,制冷量最大提高16.87%,平均提高9.1%。②平均當(dāng)量換熱系數(shù)與矩形平翅片相比,最大提高了80.15%,最小提高了49.66%,平均提高了64.29%。③COP值最大提高30.16%,最小提高14.95%,平均提高22.93%。 文章最后利用對稱圓孔翅片做成的三排變間距蒸發(fā)器和非變間距蒸發(fā)器進(jìn)行對比性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①變間距翅片管式蒸發(fā)器前三個(gè)風(fēng)速下當(dāng)量換熱系數(shù)平均比非變間距翅片管式蒸發(fā)器提高12.57%,最大提高18.26%,最小提高9.4%。②在滿足制冷量的前提下,變間距翅片管式換熱器節(jié)省材料21.43%,有顯著的節(jié)能前景。 【關(guān)鍵詞】：三對稱圓孔翅片 強(qiáng)化傳熱 結(jié)霜 數(shù)值模擬 節(jié)能性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TU833
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-11
• 1 緒論11-13
• 2 強(qiáng)化傳熱理論概述13-22
• 2.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)產(chǎn)生的背景、目的和意義13-15
• 2.1.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)代背景13
• 2.1.2 強(qiáng)化傳熱的社會(huì)需求13
• 2.1.3 強(qiáng)化傳熱技術(shù)的目的和意義13-15
• 2.2 強(qiáng)化傳熱的途徑和分類15-17
• 2.2.1 強(qiáng)化傳熱的基本途徑15-16
• 2.2.2 強(qiáng)化傳熱技術(shù)的分類16-17
• 2.3 強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展17-21
• 2.3.1 改變流體的流動(dòng)狀況17-19
• 2.3.2 改變流體的物性19-20
• 2.3.3 改變換熱面的表面狀況20-21
• 2.4 強(qiáng)化傳熱技術(shù)發(fā)展趨勢21-22
• 3 翅片管中強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用及研究動(dòng)態(tài)22-34
• 3.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)在翅片管式換熱器中的應(yīng)用22-25
• 3.1.1 翅片管式換熱器的研究意義22-23
• 3.1.2 翅式換熱器中翅片類型23-25
• 3.2 國內(nèi)外研究狀況25-33
• 3.2.1 干工況下研究工作進(jìn)展25-28
• 3.2.2 濕工況下的研究進(jìn)展28-29
• 3.2.3 結(jié)霜工況下的研究進(jìn)展29-33
• 3.3 存在的問題與本課題的研究重點(diǎn)33-34
• 4 矩形平翅片空氣側(cè)的傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬34-47
• 4.1 數(shù)學(xué)模型34-36
• 4.1.1 計(jì)算區(qū)域34-35
• 4.1.2 控制方程35
• 4.1.3 邊界條件的確定35-36
• 4.2 計(jì)算過程36-39
• 4.2.1 前處理方法37-38
• 4.2.2 FLUENT 計(jì)算過程38-39
• 4.3 模擬結(jié)果分析39-45
• 4.3.1 速度為1m/s 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果40-42
• 4.3.2 速度為4m/s 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果42-45
• 4.4 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5 對稱圓孔翅片側(cè)的傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬47-56
• 5.1 計(jì)算區(qū)域與過程47-48
• 5.1.1 計(jì)算區(qū)域47-48
• 5.1.2 邊界條件48
• 5.1.3 網(wǎng)格的劃分48
• 5.1.4 計(jì)算模型與算法48
• 5.2 計(jì)算結(jié)果的分析48-54
• 5.2.1 速度u=1m/s 時(shí)計(jì)算結(jié)果分析48-51
• 5.2.2 速度u=4m/s 時(shí)計(jì)算結(jié)果分析51-54
• 5.3 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 6 三對稱圓孔翅片側(cè)的傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬56-66
• 6.1 計(jì)算區(qū)域與過程56-57
• 6.1.1 計(jì)算區(qū)域56-57
• 6.1.2 邊界條件57
• 6.2 計(jì)算結(jié)果的分析57-64
• 6.2.1 速度u=1m/s 時(shí)計(jì)算結(jié)果分析57-60
• 6.2.2 速度u=4m/s 時(shí)計(jì)算結(jié)果分析60-64
• 6.3 不同翅片模擬結(jié)果的比較64-65
• 6.4 本章小結(jié)65-66
• 7 實(shí)驗(yàn)臺搭建與樣機(jī)設(shè)計(jì)66-76
• 7.1 實(shí)驗(yàn)臺搭建66-72
• 7.1.1 實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)66-69
• 7.1.2 實(shí)驗(yàn)方法69
• 7.1.3 測量儀器的選擇69-72
• 7.2 試件設(shè)計(jì)72-75
• 7.2.1 試件設(shè)計(jì)原理72
• 7.2.2 翅片類型72-74
• 7.2.3 對比性試驗(yàn)樣件74
• 7.2.4 變間距試驗(yàn)樣件74-75
• 7.3 本章小結(jié)75-76
• 8 結(jié)霜工況下翅片管式換熱器的節(jié)能性能研究76-92
• 8.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法76-78
• 8.1.1 實(shí)際制冷量76-77
• 8.1.2 當(dāng)量對流換熱系數(shù)77
• 8.1.3 蒸發(fā)器的阻力77-78
• 8.1.4 制冷系統(tǒng)的COP 值78
• 8.2 不同片型的對比性實(shí)驗(yàn)78-87
• 8.2.1 蒸發(fā)器換熱量比較78-80
• 8.2.2 換熱器平均當(dāng)量對流換熱系數(shù)80-83
• 8.2.3 蒸發(fā)器阻力隨時(shí)間的變化83-84
• 8.2.4 COP 值比較84-85
• 8.2.5 翅片表面霜層的變化85-87
• 8.3 變間距實(shí)驗(yàn)87-91
• 8.3.1 平均當(dāng)量換熱系數(shù)87-89
• 8.3.2 蒸發(fā)器阻力89-90
• 8.3.3 制冷量比較90
• 8.3.4 節(jié)省材料比較90-91
• 8.4 本章小結(jié)91-92
• 9 強(qiáng)化傳熱技術(shù)效應(yīng)評價(jià)92-97
• 9.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)效應(yīng)評價(jià)準(zhǔn)則92-94
• 9.1.1 第一種工作效應(yīng)對比評價(jià)92-93
• 9.1.2 第二種工作效應(yīng)對比評價(jià)93
• 9.1.3 第三種工作效應(yīng)對比評價(jià)93-94
• 9.2 高效翅片換熱器的效應(yīng)評價(jià)94-96
• 9.2.1 換熱量的評價(jià)94-96
• 9.2.2 阻力的評價(jià)96
• 9.3 本章小結(jié)96-97
• 10 結(jié)論與展望97-100
• 10.1 結(jié)論97-98
• 10.1.1 數(shù)值模擬97-98
• 10.1.2 結(jié)霜工況下的對比性實(shí)驗(yàn)98
• 10.1.3 變間距實(shí)驗(yàn)98
• 10.2 展望98-100
• 致謝100-101
• 參考文獻(xiàn)101-105
• 附錄105-107

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變間距對稱圓孔翅片管式換熱器結(jié)霜工況下的節(jié)能性能    方趙嵩;王厚華;

SK型制冷換熱器傳熱與流阻特性的實(shí)驗(yàn)研究    王學(xué)磊

翅片管換熱器傳熱特性的數(shù)值模擬研究    羅亮

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旋轉(zhuǎn)射流沖擊換熱液晶顯示實(shí)驗(yàn)研究    陳玉陽,苑中顯,馬重芳,俞堅(jiān),胡云芝

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大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋鈍化主梁氣動(dòng)特性數(shù)值分析    汪斌;李永樂;郝超;歐陽韋;

復(fù)合墻體室內(nèi)溫度響應(yīng)研究    許建柳;

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新型三角孔翅片對流傳熱及壓降特性研究    李娟;凌祥;彭浩;

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球突翅片的傳熱與流動(dòng)特性及等效熱阻數(shù)值分析    崔帥;吳學(xué)紅;茍秋平;呂彥力;朱興旺;

半球突開縫翅片的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評價(jià)    茍秋平;吳學(xué)紅;呂彥力;朱興旺;

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平行流冷凝器的熱分布特性和流量分配特性研究    魯紅亮

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電站鍋爐煤粉空氣富氧直接點(diǎn)火技術(shù)的理論及應(yīng)用研究    楊建國

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基于ANSYS的離心壓縮機(jī)主要零件建模和受力分析    谷驍勇

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強(qiáng)內(nèi)熱源多孔介質(zhì)條通道流動(dòng)換熱實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究    丁銅偉

變形鰭在低航速下升力建模與控制策略研究    王思研

水下法蘭聯(lián)接機(jī)具優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真研究    林秋紅

孔群噴注噪聲理論與實(shí)驗(yàn)研究    楊文強(qiáng)

船用間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)性能仿真研究    王建清

窄扁管水—水換熱器流動(dòng)與傳熱特性研究    王剛

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器發(fā)電電氣特性試驗(yàn)研究    姜濤;張俐;李艷軍;鄭爽;歐陽斌林;

熱管換熱器的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)    郎逵,喬中復(fù),劉桂榮

基于實(shí)驗(yàn)的翅片管換熱器計(jì)算模型及其軟件平臺    章浩偉,朱訓(xùn)生

自然對流下豎直冷平板上結(jié)霜的數(shù)學(xué)模型及其數(shù)值解    劉中良

低能復(fù)合膜改變水蒸氣在低溫壁面處相變形態(tài)的研究    孫玉清,舒宏紀(jì),費(fèi)千,岳丹婷

提高翅片管式換熱器熱力性能的方法    李革;于功志;程木軍;張殿光;

翅片管換熱器的翅片效率與傳熱性能    張慕瑾，史美中，楊賢駿

不同排列方式下三角翼波紋翅片管換熱器的換熱性能比較    田麗亭;何雅玲;楚攀;雷勇剛;

縱向渦強(qiáng)化換熱的優(yōu)化設(shè)計(jì)及機(jī)理分析    楚攀;何雅玲;田麗亭;雷勇剛;

翅片管式換熱器表面結(jié)霜特性的數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)研究    賴建波,臧潤清

基于場協(xié)同理論的縱向渦強(qiáng)化換熱技術(shù)及其應(yīng)用    孟繼安

翅片管換熱器計(jì)算機(jī)輔助平臺的研制    汪琳琳

矩形翅片橢圓管換熱器換熱性能的數(shù)值研究    崔延軍

低溫余熱發(fā)電模型的研究    王建財(cái)

混合式海洋溫差能利用系統(tǒng)的理論研究    劉奕晴

幾種典型翅片傳熱及阻力特性的數(shù)值研究與分析    許偉

基于有機(jī)朗肯循環(huán)的柴油機(jī)廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)研究    楊智博

兩種混合式海水溫差能發(fā)電系統(tǒng)的研究與對比分析    李赫

結(jié)霜工況下翅片管換熱器傳熱傳質(zhì)的數(shù)值模擬    劉小川

一種翅片管換熱器內(nèi)部流場的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究    鹿世化

翅片管式蒸發(fā)器結(jié)霜性能的仿真與實(shí)驗(yàn)研究    羅超

環(huán)形翅片管自然對流傳熱特性的數(shù)值模擬研究    李家樂;

BOG再液化系統(tǒng)低溫?fù)Q熱器傳熱特性數(shù)值模擬研究    徐啟俊

低溫?zé)煔庥酂崂玫膿Q熱除塵一體化技術(shù)研究    楊恒

海洋溫差能海水淡化系統(tǒng)換熱器的研究    周奇

Cu－BTA低能表面強(qiáng)化冷凝傳熱研究    劉旭，徐敦頎

影響翅片管換熱器結(jié)霜因素的研究    劉鳳珍,陳煥新,連添達(dá)

霜形成對翅片管式蒸發(fā)器性能影響的研究    夏凊,周振宇,周興禧

變濕工況條件下熱泵空調(diào)系統(tǒng)的換熱及熱力學(xué)特性分析    楊昭,解德強(qiáng),馬一太,褚治德,呂燦仁

平直開縫翅片傳熱特性的三維數(shù)值模擬及場協(xié)同原理分析    屈治國,何雅玲,陶文銓

載氣蒸發(fā)的傳熱性能    南永洙,徐維勤

EHD強(qiáng)化沸騰換熱的模型分析    安恩科,姜富明,魏敦崧,陳之航,李瑞陽

管內(nèi)插螺旋絲紊流對流換熱性能研究    孫中寧,黃渭堂,閻昌琪,孫福泰

空氣源熱泵冷熱水機(jī)組中壓縮機(jī)性能的模擬    姚楊,楊自強(qiáng),馬最良

空氣源熱泵冷熱水機(jī)組空氣側(cè)換熱器結(jié)霜規(guī)律    姚楊,姜益強(qiáng),馬最良

翅片管換熱過程數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化    張永軍

基于實(shí)驗(yàn)的翅片管換熱器計(jì)算模型及其軟件平臺    章浩偉,朱訓(xùn)生

翅片管各種加工工藝的分析    段松屏,伍青山

新型鋼制散熱器翅片管的傳熱分析及優(yōu)化    衣秋杰,田茂誠,楊前明,李志敏

翅片管傾角對管外放熱性能和氣流阻力的影響    馬義偉,方彬,尚希禹,劉玉萍,馮毅

鋼制翅片管散熱器    杜云堯

鍋爐省煤器采用翅片管代替光管的改造方案探討    陳亞平,徐禮華

熱交換器翅片管的滾壓加工    張學(xué)泳,李明文,孫盛麗

細(xì)長翅片管焊接變形的防止    張子強(qiáng)

高翅片管列管式新型換熱器    鄭曉林

FE51型鋼制鍍鋅翅片管的國產(chǎn)化    程東奇，李登云，李中

大直徑圓孔翅片管結(jié)霜過程動(dòng)態(tài)特性的實(shí)驗(yàn)研究    王學(xué)磊;于瑩;王厚華;

非穩(wěn)態(tài)下翅片管氣化器霜層內(nèi)溫度分布數(shù)值研究    謝福壽;陳叔平;姚淑婷;韓宏茵;常智新;

翅片管式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算及程序    邵乃宇;余曉明;徐亮;

球突翅片的傳熱與流動(dòng)特性及等效熱阻數(shù)值分析    崔帥;吳學(xué)紅;茍秋平;呂彥力;朱興旺;

翅片管式硅膠-水吸附床優(yōu)化設(shè)計(jì)    周毅;李炳熙;高曉燕;付忠斌;

小管徑三角翼翅片管換熱的傳熱與流動(dòng)的數(shù)值模擬    羅志明;吳學(xué)紅;茍秋平;崔帥;呂彥力;

釬焊全滲層翅片熱管鍋爐空氣預(yù)熱器    孫慶國;

高效節(jié)能傳熱翅片管的加工、應(yīng)用及發(fā)展趨勢    楊子謙;施廣森;

結(jié)霜工況下熱泵機(jī)組翅片管換熱器的傳熱特性研究    申小中;魏琪;

鎳基滲層螺旋翅片管的強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究阻力特性以及接觸熱阻    孫奉仲;黃新元;史月濤;王乃華;

鋼質(zhì)翅片管對流散熱器    胡必俊 實(shí)習(xí)記者 張言

熱交換器用銅及銅合金無縫高翅片管研制成功    記者 黃苗榮

宏磊集團(tuán)積極應(yīng)對銅價(jià)上漲    本報(bào)記者 黃苗榮

茂化機(jī)械廠成功實(shí)施改制分流    蔡湛

鋼鋁冷軋翅片管散熱器    

空調(diào)節(jié)能器欲擒“耗電王”    劉莉

9000萬美元直投金龍    小玉 夜風(fēng)

直接空冷機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)及其示范性    王佩璋

散熱器節(jié)能潛力大    畢金臣

裝備國產(chǎn)化：艱辛而光明    本報(bào)記者 龍?zhí)┝?通訊員 龐遠(yuǎn)云

切削—擠壓復(fù)合成形技術(shù)及其實(shí)驗(yàn)研究    袁啟龍

翅片管蒸發(fā)器空氣側(cè)長效傳熱與壓降特性研究    浦暉

沸騰兩相流微尺度強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究與預(yù)測模型    吳贊

空氣源熱泵常規(guī)除霜與蓄能除霜特性實(shí)驗(yàn)研究    韓志濤

濕空氣及其烷烴混合物的凝結(jié)換熱研究    李成

結(jié)霜與抑霜機(jī)理研究及數(shù)值模擬    崔靜

熱泵相變儲能換熱器強(qiáng)化傳熱數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究    葉為標(biāo)

車輛典型熱交換器流動(dòng)傳熱微觀機(jī)制研究及性能優(yōu)化    肖寶蘭

替代制冷工質(zhì)在強(qiáng)化管外的冷凝與沸騰傳熱研究    李倩俠

工程機(jī)械散熱模塊傳熱性能研究    劉佳鑫

整體式散熱片瓦楞狀翅片表面加工成形機(jī)理研究    衛(wèi)亮

翅片管與表面潤濕性協(xié)同影響下的冷凝現(xiàn)象    林勐

微槽道熱管式整體翅片管斜軋成形的工藝研究    李儀龍

豎直星形翅片管霜層生長及傳熱性能的研究    趙鵬

低溫高濕環(huán)境下翅片局部結(jié)霜數(shù)值計(jì)算方法與模擬    王洪金

結(jié)霜工況下空溫式深冷翅片管氣化器設(shè)計(jì)計(jì)算研究    謝福壽

翅片管式換熱器表面粉塵沉積規(guī)律研究    白寶

乙烯裂解爐對流段翅片管損傷行為研究    許鋒

深冷翅片管氣化器管內(nèi)相變換熱研究    韓宏茵

SK型制冷換熱器傳熱與流阻特性的實(shí)驗(yàn)研究    王學(xué)磊