热管换热器作为一种高效换热器,有着诸多优点,可用于诸如医院、游泳馆等不允许新排风交叉感染的特殊场所,具有良好的应用前景。但就目前而言,热管换热器在空调系统中的应用还处于推广阶段,有很多地方尚未完善,有待解决。本论文主要完成了应用于空调系统热管换热器的模拟计算和优化设计的研究。分析空调系统排风能量回收的特点后,本文研究的应用于空调系统热管换热器采用了铝—氨倾斜式重力热管换热器。它可以根据空调系统室外新风的季节变化,调节热管的冷热端位置,实现全年的排风能量回收。在参阅相关文献的基础上,结合理论分析,采用了一种离散型计算模型,运用有效度—传热单元数(ε—NTU)法,通过多次迭代对该类热管换热器内温度场和流场分布进行模拟计算。为验证模拟计算结果的可靠性,对一台铝—氨热管组成的低温热管换热器进行了试验研究,测取了不同工况下的传热效率,与模拟计算结果进行对比分析,结果试验值与计算值的相对误差在17%以内,表明模拟计算结果和试验结果基本吻合。
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我国部分地区冬季和夏季车厢外部气候条件相对极端,新风经过空调系统处理后进入车厢,给列车空调带来较大压力。同时,大量经过空调处理后的回风在经历车厢内循环之后被直接排出,浪费较多的能量。热管换热器体积紧凑、效率高、价格低,并能在无需外界提供能源的情况下独立对空调回风进行余热回收。列车回风与新风温差有时可以达到20℃以上,将热管换热器安装到高速列车的空调系统内部,对新风进行预处理的同时,还可以提升车厢内部的热舒适性。本文以我国某型号动车的二等座车厢为例,将热管换热器应用于高速列车空调,形成一种热管-空调器组合系统。首先根据工作条件对热管及热管换热器的结构进行了设计,将热管换热器-空调系统与列车车厢进行整合安装。针对安装热管换热器前后的车厢内温度场进行了数值模拟,以验证热管换热器的节能效果。*后,对该车厢多个具有代表性环境进行热舒适性仿真分析,研究了不同气候条件下车厢内的热舒适性。研究表明,热管换热器的安装对车厢内流场影响较小,可以忽略.
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随着我国国民经济的快速发展，人民的生活水平得到了很大的提高，但当前国民经济还面临着节约能源和保护环境两大挑战，充分合理的利用资源是可持续发展的关键。热管作为一种新型的传热元件，由于是以内部工质相变和连续工质循环实现热量传递的，因此具有较高的传热效率，在节能方面发挥着重要的作用。以热管作为传热元件的热管换热器具有传热效率高、压力损失小、工作可靠、结构紧凑等优点，这些独特的优点是它在解决能源问题，如：热能利用、节约能源、降低成本等方面，特别是在余热利用方面发挥了越来越重要的作用。由于热管换热器形式多样，结构复杂，因而如何选择其形式是工程应用中的一个重要环节。本课题就是要针对这一问题，对用于回收空调排风冷(热)量的热管换热器的整体优化设计进行研究，提出了对其整体优化的设计万法。文中主要阐述了如何分析热管换热器实际的物理过程，如何确定优化对象的设计变量，建立了寿命期总经济效益*大为目标的目标函数，确立了由实际过程及技术参数所构成的约束条.
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脉动热管是伴随微电子技术的发展而发展起来的一种新型高效传热元件,具有结构简单、传热性能卓越等优点。设计合理的脉动热管的传热特性不受重力场或极少受重力场的影响。本课题在综合分析现有文献基础上,对脉动热管的应用领域进行了拓展,将其应用于空调排风系统的余能回收。研究成果包括以下几方面:(一)参照重力热管换热器的设计原则,对脉动热管换热器进行了初步的设计,搭建了相应的试验台。首先对脉动热管换热器的*小气动温差进行实验研究,结果表明,当风速在2.2-2.8m/s范围时,夏季工况下的*小启动温差是4℃,冬季倒置状况下的*小启动温差是9℃。其次,对影响换热器效率的因素进行了分析,结果表明,温度对换热器热回收效率的影响远大于迎面风速的影响。(二)将本实验与Mostafa A的重力热管换热器实验进行了比较。结果表明,两者的总体传热特性相似。蒸发段气流温度在30-35℃之间时,脉动热管的启动温差更小,传热综合性能优于重力热管。实验中脉动热管换热器的.
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转轮除湿空调系统具有深度除湿性能以及利用可再生能源等优点,在湿度要求较高的工业场所有广泛应用,在民用建筑中也被逐渐重视,新型转轮除湿空调能降低系统能耗。应用重力式热管换热器替代传统的热交换设备,提出转轮除湿和热管换热器复合空调系统,通过理论分析、数值模拟和实验结合的方法研究了重力式热管换热器的传热性能,在此基础上研究了两级转轮除湿和热管换热器复合空调系统的性能以及该系统在不同地区的适用性。建立了重力式热管换热器的传热传质模型,研究了空气状态参数和热管换热器的结构参数对重力式热管换热器换热效率的影响,研究结果表明:重力式热管换热器工作时具有较好的均温性,单根热管蒸发侧和冷凝侧温差在0.5℃以内;换热器两侧的风速从0.5m/s增加到2.5m/s,换热器的效率降低12%;换热器两侧流量比为1.0时换热器效率*低,通过改变两侧空气流量比值可以提高换热器效率。换热器翅片间距从2.1mm增加到4.1mm,换热器效率降低10%。换热器的效率取.
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随着我国科技的进步、经济的发展,用于电子、医药、食品、动物实验等各方面的洁净室越来越多,其中科研院所、医药产业对动物实验设施的需求很大,因此实验动物房的数量逐年增多。实验动物房因其功能性需要设置全新风直流式洁净空调系统,空调能耗大。基于以上背景,提出将分离式热管用于实验动物房的空调系统进行排风能量回收,以降低新风能耗,同时还能避免新、排风的交叉污染。本文主要对用于排风能量回收的分离式热管换热器进行理论分析和实验研究,并对其在实验动物房空调系统的应用进行分析。主要工作及成果包括以下几个方面:(1)分析了分离式热管的传热特性,总结了热管换热器的设计计算方法。采用等效间壁式计算法对用于实验动物房空调系统的分离式热管换热器进行设计,主要包括热管管材及工质的选择、结构设计、传热计算。利用充液率模型计算充液率下限,以确定该分离式热管的充液率。利用两相流压降模型对管内流动压降进行计算,结合管内循环动力计算出自然循环时蒸发器和冷凝器之间的*小高.
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