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空调用环形热管换热器的数值模拟研究

作　者: 王伟
导　师: 万建武
学　校: 广州大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 环形热管换热器模拟 CFD 优化场协同
分类号: TK172
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

环形热管作为热管的一种,具有优良的传热性能,在空调能耗日益增大的情况下,空调用热管换热器在节能热回收以及结合表冷器送风领域下有着巨大的优势,目前各学者已经在理论与实验上进行了大量的研究。本文研究的是无吸液芯无高差的环形热管换热器,探讨了其在空调系统中的应用与进行了节能分析,对环形热管换热器的传热机理进行了分析,改进了空调用换型热管换热器的换热量计算方法,提出了新的计算场协同角度的方法。本文应用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对单根环形热管蒸发段相变以及环形热管换热器蒸发段与冷凝段的换热情况进行了模拟,热管的相变模拟过程是通过Fluent的两相模型以及添加好自定义的UDF(User-defined function)程序获得,可以比较准确的模拟出单根环形热管蒸发段的相变运行情况,并且通过简化模型分别得出了环形换热器蒸发段与冷凝段的换热量模拟。通过模拟得出了单根环形热管蒸发段的出口速度、干度、温度与充液率和热流密度的关系,此外,对照实验结果检验了模拟结果的正确性,通过模拟分析了不同排数、管径、热管间距对热管换热的影响,可以知道管径越小、热管的长度越长、以及合理的排列都对热管换热器换热有着改善作用。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
CONTENTS  9-11
第一章绪论  11-23
  1.1 环形热管工作原理  11-12
  1.2 环形热管换热器在空调系统的应用  12-13
  1.3 热管换热器的模拟研究  13-21
  1.4 课题研究意义  21
  1.5 本课题主要研究内容  21-23
第二章空调用环形热管传热分析  23-37
  2.1 热管蒸发段的换热计算  23-29
    2.1.1 蒸发管段的沸腾换热情况  23-26
    2.1.2 蒸发段换热量的推导  26-29
  2.2 冷凝段换热情况分析  29-31
  2.3 场协同理论的应用  31-35
  2.4 总结  35-37
第三章热管以及热管换热器的数值模拟分析  37-69
  3.1 单根环形热管的模拟  37-52
    3.1.1 Fluent对单根热管的模拟与数学模型  37-39
    3.1.2 环形热管的二维模型  39-40
    3.1.3 单根热管蒸发段的模拟过程与结果分析  40-52
  3.2 环形热管换热器蒸发段与冷凝段换热效果的模拟  52-68
    3.2.1 场协同角度的计算  57-58
    3.2.2 两排环形热管的模拟结果  58-63
    3.2.3 四排环形热管的模拟结果  63-68
  3.3 小结  68-69
第四章热管以及热管换热器的优化  69-87
  4.1 通过模拟结果来验证实验结果  69-70
  4.2 不同热管长度与管径的影响  70-78
  4.3 不同排数对换热效果的影响  78-82
  4.4 不同管排间距对换热效果的影响  82-85
  4.5 不同进口温度与风速对换热效果的影响  85
  4.6 总结  85-87
第五章主要结论与模拟技术的展望  87-89
  5.1 主要结论  87-88
  5.2 主要创新点  88
  5.3 热管模拟主要展望  88-89
参考文献  89-93
攻读学位期间发表的论文  93-94
致谢  94

空调用环形热管换热器的数值模拟研究

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