检索结果-南通市图书馆

作者：龚振国杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着能源问题的日益紧张,寻求更高效的换热设备,提高换热效率已成为能源领域的重要课题。微管换热器具有换热效率高、体积小、耐腐蚀的特点,无论在传统的石油化工行业还是新兴的航空领域都有很大的应用前景。因此,通过改善换热器的换热... 详细信息

随着能源问题的日益紧张,寻求更高效的换热设备,提高换热效率已成为能源领域的重要课题。微管换热器具有换热效率高、体积小、耐腐蚀的特点,无论在传统的石油化工行业还是新兴的航空领域都有很大的应用前景。因此,通过改善换热器的换热特性,可以延长换热设备的使用寿命,对保护环境、节约资源具有重要意义。研究过程中利用计算流体动力学,对所提出的三种不同形式的管径渐变结构的微管换热器进行了数值模拟计算。通过对比管外换热系数h＿bar＿out和摩擦因子f＿out得出,第三种形式(管径先逐渐减小后逐渐加大)的管径渐变结构微管换热器的传热性能和流动性能表现最好。针对所选择的性能表现最优的结构在数值模拟计算结果的基础上进行了经验公式的推导,以反映设计范围内微管换热器空气侧热工水力性能的变化。然后利用所提出的经验公式对微管换热器传热和流动性能的影响因素进行分析,结果表明微管换热器管束结构中的管径,横向间距,纵向管壁间距及工况条件中的入口空气流速都对微管换热器的流动和传热性能起到重要影响作用。为了优化微管换热器的流动性能和传热性能,利用提出的相关经验公式结合NSGA-Ⅱ算法对微管换热器的摩擦系数f和传热系数j进行了多目标优化,确定了微管换热器的最优结构参数:即当纵向管壁间距为0.214mm,横向间距为1.127mm,管束直径从外到内依次为0.876mm,0.746mm,0.697mm,0.550mm时,传热性能因子j达到最大值0.04169,流动摩擦因子f达到最小值0.01270。最后对优化的结果从传热性能、流动性能、金属材料体积和制冷剂充注量四个方面进行了比较分析验证。与相同直径的无翅片微管换热器相比,摩擦系数f降低了8.59%,压降降低了43.14%,换热系数j提高了12.07%。同时,它减少了52.53%的空隙体积和28.76%的管束制造材料,从而减少了制冷剂填充和有色金属材料的使用,使其成为更环保的解决方案。本文对管束直径逐渐变化的微管换热器结构的传热和流动特性进行了模拟计算,说明了直径逐渐变化的管束结构的性能优势,算法计算的结果也表明采用多目标优化的微管换热器在性能和能源利用率上得到了明显改善。本研究可为微管换热器结构研究和优化的方向提供参考。

关键词：微管换热器管径渐变传热和流动仿真模拟多目标优化

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微管换热器传热与流动性能的实验研究

微管换热器传热与流动性能的实验研究

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作者：王秋香天津大学

学位级别：硕士

微尺度换热器以其体积小、热流密度高、耐压性好、节约材料等诸多优势,顺应近年来微电子机械系统的迅猛发展以及节能政策深入贯彻的潮流,成为当前换热设备生产发展的必需,因此开发研究超高热流密度的紧凑式换热设备具有重要的理论和现... 详细信息

微尺度换热器以其体积小、热流密度高、耐压性好、节约材料等诸多优势,顺应近年来微电子机械系统的迅猛发展以及节能政策深入贯彻的潮流,成为当前换热设备生产发展的必需,因此开发研究超高热流密度的紧凑式换热设备具有重要的理论和现实意义。微几何尺度内介质的流动与传热有许多不同于传统尺度下的现象,是个非常复杂的问题,国际上已有不少学者对此进行了研究,但至今仍没有统一的结论。本文主要设计开发了一种微管管束换热器,并建立了流动与传热性能的实验测试系统。实验研究了R142b在微管管束换热器内的流动与传热特性,同时对微管束管外混合对流绕流的传热特性进行了数值模拟研究,与微管管束外“纯”自然对流绕流的传热特征进行了对比。通过威尔逊图解法整理实验数据,归纳出了MTHE管内单相强制对流换热的平均Nu数传热准则式,实验值与预测值的平均绝对差为3.52%。与已有微尺度及常规尺度下的传热准则式进行了对比分析。重点分析了入口段效应的影响,实验结果表明在常规尺度中认为的换热入口段,MTHE管内换热平均Nu数约是常规尺度的2-4倍;在充分发展段,MTHE管内平均Nu数是常规尺度预测值的1.44倍。入口段效应对微尺度传热的影响比常规尺度要大,通过本文的研究结果表明:微尺度换热入口段的相对长度可采用关系式来判断。在本实验雷诺数范围内(Re=500～1600),微管管内压降与管内雷诺数不再是线性关系。通过实验拟合出了摩擦阻力系数f随雷诺数Re的关系,微管管内的摩擦阻力系数明显高于常规尺度相同雷诺数范围的摩擦系数。本文定义了微管换热器管内总阻力系数,并整理了其与雷诺数的关系。摩擦阻力系数与雷诺数的乘积fRe不再是常规尺度中的常数,而是随着雷诺数变化的函数。文中初步分析了微尺度流动中产生这些物理现象的原因,对实验误差作了分析评定。微管管束外混合对流与“纯”自然对流绕流的LBM数值模拟表明:“反流”时整体传热效果比“横流”好,“助流”最差。MTHE壳侧进液管以垂直冲下安装为好,水平安装次之,垂直冲上安装最差。微管管束单根管平均Nu数、整体Nu数随雷诺数的增大而增大,随瑞利数的增大而增大。最后对课题今后的研究方向提出了改进与建议。

关键词：微管换热器传热压降混合对流 LBM

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方腔内冷热微管自然对流换热的多格子LBM研究

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化工进展 2013年第S1期32卷 16-21页

作者：焦文静戴传山王秋香天津大学机械学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

多格子波尔兹曼方法 (LBM)能够高效的处理复杂的理论模拟问题。本文用多格子LBM方法对方腔内冷热微细管不同布管方式下的自然对流换热机理进行了研究。模拟结果与已有相关文献的结果做了对比,验证了多格子LBM计算方法的正确性。文章重... 详细信息

多格子波尔兹曼方法 (LBM)能够高效的处理复杂的理论模拟问题。本文用多格子LBM方法对方腔内冷热微细管不同布管方式下的自然对流换热机理进行了研究。模拟结果与已有相关文献的结果做了对比,验证了多格子LBM计算方法的正确性。文章重点研究了冷热微细管中心连线与浮升力成不同夹角的布管方式对于冷热微细管双管单元结构自然对流传热特性的影响。模拟结果表明冷热管中心连线与浮升力垂直的布管方式的整体换热效果最好。研究结果对高效微管换热器的开发与利用有理论指导意义。

关键词：微管换热器多格子波尔兹曼方法自然对流

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