三角形微通道中环状冷凝过程的数值模拟
微通道换热器在制冷空调系统中的应用
微通道换热器在制冷空调系统中的应用摘要：微通道换热器主要用于汽车空调中，其具有高效、紧凑、单位体积小等优点，空调厂商也都正在加快步伐研究将微通道换热器应用于家用空调制冷系统中，以提高空调能效比。
本文分析了微通道换热器提高空调器的整机性能的可能性，分析了性能优势以及需要解决的问题，以期为微通道换热器在制冷空调领域更加广泛的应用提供参考。
关键词：微通道换热器；制冷空调；应用引言：随着国家的经济发展，资源短缺以及环境的污染使得国家对节能环保的要求越来越严格，对于高耗能行业及高耗能设备都需采取措施提高效率减小能耗。
将微通道换热器应用于空调制冷具有一定的经济性，符合当前节能减排要求，研究其应用具有现实意义。
1空调行业微通道换热器应用概述空调行业作为高耗能行业之一，我国为全球最大的空调制造输出国，年产量占到70%以上，尤其是广东地区，空调行业在珠三角地区作为支柱产业，年产量占全国50%以上。
家用空调主要由四大部件组成，冷凝器做为四大部件之一对空调能效比有着重要的影响。
如今市面上的家用空调蒸发器及冷凝器几乎都是常规铜管翅片式换热器，而微通道换热器的传热性、抗腐蚀性、结构紧凑性及成本均较一般换热器具有明显的优势，以此成为制冷空调研究热点。
2微通道换热器提高空调器的整机性能的可能性微通道换热器在在汽车空调制冷系统中的应用较多，其原因主要考虑到CO2的蒸汽密度高，比热以及容积制冷量较大，充注量较小并且具有较高操作上的压力，从而适合开发小管径样式换热器。
实施的新能耗标准势必会推动产业的升级，单纯依靠增加换热器的面积或使用高效零部件（如高效风机、高效压缩机等）已经不能满足空调器的发展趋势，传统的提高产品能效比的办法也势必会加大投入的成本，甚至造成大量不可再生能源的浪费。
微通道换热器体积小、结构紧凑、换热器热阻低、传热快、传热温差小、制冷剂充注量小、可承受较高操作压力、能耗低等特点，使其应用到制冷空调系统中提高空调器的整机性能成为可能。
水力学聚焦微通道中气液两相流动的数值模拟
关键词：计算流体力 学：水力学聚焦 ；两相流 ；微通道
ＤＯＩ ：１ ０ ． １ １ ９ ４ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ４ ３ ８ － １ １ ５ ７ ． ２ ０ １ ５ ０ ８ ９ ３
中图分类号：Ｔ Ｑ ０ ２ １ ． １
文献标志码 ：Ａ
第６ ６卷
第９ 期
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工
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Ｖｂ１ ． ６ ６ Ｎｏ ． ９ Ｓｅ ｐｔ ｅ ｍ ｂｅ ｒ ２０１ ５
２ ０ １ ５ 年 ９月
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水 力学聚焦微通道 中气液 两相流动 的数值模拟
ｃ ｏ ｎｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｗ ｏ－ ｔ ｐ ｈａ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ａ ｔ １ ， ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｉ ｉｃ ｆ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｌｕｅ ｆ ｎｃ ｅ．
的热点。
泡状 流 、子弹 流 ，针 对环 状流 （ 膜 状流 动 ）的研 究 较少 。 随着 高性 能计 算技 术 （ ＨＰ Ｃ）和 仿真 技 术 的快 速发 展 ， 数 值模 拟在微 化 工领域 的应 用越 来越 广泛 。 在建 立合 理 的模型 、提供 正确 的控 制方程 、边 界条 件和 求解 参数 的基础 上 ，数值 模拟 得 到的数 据可 以 很好 地 吻合 实验 结果 【 ３ ， ６ ］ ，这 为 微化 工领 域 的发 展
ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ． Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｒｅ ｕ ， ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｒｆ ｕ ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｉｌ ｆ ｍ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗｏ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｔ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｌ ｆ ｕ ｘ ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｌ ｍ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｒｅ ｕ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｄ ｌ ｉ ｔ ｔ ｌ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ
水力学聚焦微通道中气液两相流动的数值模拟
水力学聚焦微通道中气液两相流动的数值模拟吕建华;李品;高梦璠;殷明海【摘要】The gas-liquid two-phase flow in the hydrodynamically focused microchannels was investigated via computational fluid dynamics (CFD) method. Film was formed in the micro-channels and the film formation process included three stages. Surface pressure, shear stress force and surface tension force were changed during the film formation process. The effects of two-phase pressure change on the two-phase flux and film thickness were investigated. The results of numerical simulation showed that the pressure changing had little influence with constant two-phase pressure ratio at 1, while changing the ratio showed the significant influence.%采用计算流体力学方法,考察了水力学聚焦微通道中气、液两相的流动状态.气、液两相在微通道中呈膜状流动,成膜过程可划分为 3 个阶段,液相表面压力、黏性力和表面张力在该过程中不断变化.考察了两相入口压强对两相流量和膜厚的影响,模拟结果显示:保持两相压强比值不变,同时改变两相压强,影响不显著;改变两相压强比值,影响显著.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(066)009【总页数】7页(P3398-3404)【关键词】计算流体力学;水力学聚焦;两相流;微通道【作者】吕建华;李品;高梦璠;殷明海【作者单位】河北工业大学化工学院,天津 300130;河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津 300130;河北工业大学化工学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TQ021.1自20世纪90年代以来，微化工系统因其传质传递速率快、安全性高、集成度高、可控性强、放大效应小以及过程节能等优点[1]逐渐成为研究的热点。
微通道冷凝器的相变换热仿真与结构优化设计
２０１９年（第 ４１卷）第 ７期
性能的影响，结果表明，Ｒ４１０Ａ冷凝器的散热性能比 Ｒ２２和 Ｒ４０７Ｃ高 １２％～２６％；在相同的质量流量下 Ｒ４１０Ａ冷凝器中的制冷剂侧压降趋势小于 Ｒ２２和 Ｒ４０７Ｃ。黄劲等［５］通过一维计算、三维仿真、耦合优 化结构和实验验证的多种方法，从不同角度对车用 微通道冷凝器的整体性能进行分析，并对空气侧结 构和扁 管、集 流 管 结 构 等 进 行 分 析 和 优 化。Ｙａｎｇ 等［６］采用实验的方法，对垂直集流管水平扁管形式 的流动不均匀性进行探究，得出双通道换热器换热 能力以 Ｒ４１０Ａ为制冷剂时换热能力下降 ３０％，以 Ｒ１３４ａ为制冷剂时只下降 ５％，且其换热系数易受集 流管结构和入口环境影响。Ｚｏｕ等［７］对多通道微通 道换热器扁管中单相和两相流的压降进行了实验研 究，提出了单相和两相流总压降的预测模型，对设计 计算具有指导意义。Ｈｕａｎｇ等［８］对制冷剂分布不均 现象进行了研究，采用 εＮＴＵ和 ＣＦＤ软件耦合方法 对有无重力和空气流动是否均匀等条件下的单工质 入口段进行研究，发现重力对液体流动有较大影响， 对气体影响较小，并指出采用合适的求解器可计算 两相流问题。针对制冷剂分布不均现象，Ｗａｎｇ等［９］ 提出了一种用于预测多通道并联流动换热器流动 分布和性 能 参 数 的 数 值 模 型，研 究 了 冷 凝 器 长 径 比、通道布置（通道数和各通 道 管 数）和 制 冷 剂 质 量流 量 对 流 动 分 布 、传 热 和 制 冷 剂 侧 压 降 的 影 响 。 由于微通道尺寸较小，它与常规通道的传热机理和 压降 特 性 差 别 较 大 ，当 制 冷 剂 发 生 相 变 后 ，形 成 尺 寸相当的涡流造成能量的传递扰动增大 。 ［１０］ 国内 外很多学者通过实验方法，分析总结了一定范围内 换热和流动规律，提出了一部分经验公式。由于相 变机 理 复 杂 、设 计 参 数 多 样 ，经 验 公 式 虽 可 进 行 部 分换热计算，但远达不到传统通道计算公式的普适 性。同时由于实验的工质通道几何尺寸壁面条件 和压力不同，换热效果也各不相同。依靠实验研究 换热特性太过繁杂，而经验公式对微通道计算的通 用性不强，因此采用 ＣＦＤ软件分 析 方 法 大 有 应 用 前景。
微通道液冷冷板技术研究进展
微通道液冷冷板技术研究进展【摘要】微通道液冷冷板由于其优良的散热能力，在大功率高密度电子设备中有广泛的应用前景。
本文介绍了国内外微通道液冷冷板技术的研究现状，包括微通道传热的理论研究、冷板形状优化、微通道冷板加工工艺三方面的内容，并对微通道液冷冷板技术的发展前景做了展望。
【关键词】微通道；液冷冷板；电子散热0 引言当前，超高速集成电路不断发展，电子设备的功率密度快速提高，因此必须选择合适的散热方式。
根据设备的允许温升和热流密度确定冷却方式的选择图谱如图1示，可见当温升为60℃，芯片热流密度超过5W/cm2，强迫风冷已接近工作极限，而液冷技术比空气冷却效率高出100～2000倍[1]，在众多液冷方式中，液冷冷板目前研究的最为深入。
研究表明[2]，微通道液冷板比普通冷板散热能力更强，国列冷外已经有商用的微通道冷板，如美国Thermacore公司的微通道冷板散热能力超过200W，热流密度大于250 W/cm2。
1 微通道冷板简介微通道冷板通常指当量直径在10～1000μm的冷板，其换热能力可以达到普通冷板的4倍以上甚至更高[2]。
微通道冷板的结构原理如图1所示。
图1 微通道冷板结构原理图微通道冷板的主要特点是：（1）结构简单：截面主要采用矩形、三角形、圆形肋片结构，采用精密机械加工或MEMS技术进行加工；（2）体积小：可以直接作用于毫米级尺寸的热源位置；（3）高换热效率：微通道冷板由于通道的尺寸效应，热阻很小，换热效率非常高。
与传统的散热方式相比，微通道冷板技术具有极大的优势，可广泛应用于各种高密度的电子设备冷却，因此成为国内外学者的研究重点。
2 微通道传热的理论研究自1981年Tuckerman和Pease提出微通道传热之后，许多学者开始对微通道传热进行理论和实验研究。
其中关于微通道的流动和换热过程是否还能由N-S 方程和导热方程来描述，一直是争议的焦点之一。
近年来，越来越多的研究证实了微米量级微通道内液体单相层流状态下的传热换热现象与宏观下的现象近似。
内部形状对微通道内流体流动及换热特性的影响研究
内部形状对微通道内流体流动及换热特性的影响研究摘要：为了研究微通道的内部因素对其流动与换热特性的影响，文章通过对矩形、圆形、椭圆形、三角形和梯形五种内部形状的微通道，进行了微通道内流体在层流流动方式下的流动与传热的计算机仿真研究，对比了不同形状对微通道内部流动换热性的影响规律。
结果表明，在水力直径为1.16～3.12mm范围内和长度为10mm的微通道中，注入初始速度为0.1m/s的液体水，内部因素对微通道内流体的压力分布规律影响不大，对流速分布规律影响也不大，但是对压力大小和速度大小有明显的影响；三角形和梯形对加热面冷却效果较好，而圆形和正方形的冷却效果较差。
文章的研究目的在于为微流体以及微流体机械的设计和应用提供一种科学计算成果关键词：微通道；内部形状；流体压力；速度分布；数值模拟引言微通道冷却系统概念最早是在20世纪80年代由Tuckerman和Pease[1]提出。
微通道换热器由于其结构紧凑、工质充注量少和换热性能优良等特点，在冷却散热方面成为研究热点。
越来越多的学者对其进行研究微通道的尺寸结构主要对微通道高宽比、微通道长度和进出口尺寸进行研究。
He等人[2]得出最大速度位于三角形微通道形心处，截面的平均温度沿程线性变化。
Liu等[3]在相同热边界条件下，通过比较水力直径、通道长度和宽高比等几何参数对液体微流动的影响。
Qu等人[4]测得梯形微通道内水流动的摩擦阻力系数高于层流理论的预测值。
Wang 等人[5]测得圆形和矩形微通道内润滑油流动的摩擦阻力系数低于理论预测值国内外学者对影响微通道内流体流动特性的因素进行了研究。
由于更多的研究集中在微通道的尺寸，水力直径以及相对粗糙度对微通道内部液体流动的影响，而对于微通道内部形状这一因素，有一定涉及，而对于多种内部因素形状对微通道内流体流动与传热的影响研究，鲜有报道本文针对上述问题，分别对矩形、圆形、椭圆形、梯形及三角形五种不同形状的微通道内部因素进行了流动和传热的计算机仿真研究。
目前CPU散热器按冷却技术分主要有3类空气对流换热被动半主动主动,液体冷却换热水
1 绪论1.1 概述众所周知电脑的核心元件是CPU，它能否正常工作至关重要，而保护它正常工作的部件之一有散热器的责任，随着电脑技术的飞速发展随着互联网的普及，电脑已成为人们重要的学习，生活和工怍的工具之一，是人们忠实的助手近年来电脑部越来越棘手的散热问题已成为倍受关注的焦点。
散热问题的解决，除了必要的散热环境外，最终要落实到散热器上，散热器的发展对于CPU的发展已起着举足轻重的作用。
为了提高运算性能，CPU单位面积集成的晶体管数量不断增长，导致总的能量消耗以及因此而转换的热量直线上升。
目前CPU芯片的发热量已猛增到每平厘米70W-80W，透过散热器基板传导的热流密度已高达10w/m2-105w/m2量级[1]，而且其体积越来越小，频率和集成度却大幅度提高，高热流密度的产生使芯片冷却问题越来越突出。
目前Intel公司生产的台式机酷睿系列CPU其最大发热量达130W。
2000年美国半导体工业协会预计,到2011年高性能微处理器芯片功耗将高达177W。
高温会对芯片的性能产生极其有害的影响，芯片温度每升高1℃其运行可靠性降低3.8%，而芯片温度每下降10%其寿命增加50%。
研究表明电子设备失效有55％是由于过热引起[2]。
因此作为CPU冷却的主要器件散热器也得到了显著关注[3-4]。
及时有效地传出芯片发出的热量，使芯片在规定的温度极限工作，这对计算机的发展极为重要。
1.2 CPU散热技术简介目前CPU散热器按冷却技术分主要有3类：空气对流换热(被动、半主动、主动)，液体冷却换热(水、油和氮气冷却)和相变循环系统(热管)。
1.2.1 空气对流换热散热器空气对流换热散热方式中风冷散热是最常见的散热方式，相比较而言，也是较廉价的方式。
风冷散热从实质上讲就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。
具有价格相对较低，安装方便等优点。
但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
主动式散热是通过散热片将CPU产生的热量自然散发到空气中, 因为是自然散发热量，效果不是很好，其散热的效果与散热片大小成正比。
R32在水平微细圆管内凝结换热的数值模拟
R32在水平微细圆管内凝结换热的数值模拟刘纳;李俊明【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2014(000)011【摘要】采用VOF模型对R32在内径为1 mm水平圆管内的凝结换热进行了数值模拟。
圆管进口饱和蒸气和壁面温度分别为40℃和30℃。
假设气相为湍流、液相为层流，考虑重力和表面张力的影响，模拟分析了干度、液膜厚度和轴向速度沿管长的变化。
结果表明，沿管轴向顶部液膜先增厚后基本保持不变，管底部液膜持续增厚。
表明当量直径在1 mm时重力作用仍不可忽略。
传热系数的模拟值随干度的增大而增大；与实验结果相比，模拟值小于实验值，但二者差别在实验误差范围内。
%Condensation heat transfer of R32 in a horizontal circular microchannel with the inner diameter of 1 mm is numerically simulated with VOF model. The inlet saturation temperature of R32 is 40℃ a nd the wall temperature is 30℃. The vapor and liquid phases are assumed to be turbulent and laminar, respectively, and the effects of gravity and surface tension are considered. The simulation results show that the vapor quality decreases nearly linearly along the tube and reaches 0.62 at the outlet of the channel, and the liquid film thickness at the top of the tube increases first and then maintains almost constant while the liquid film thickness at the bottom of the channel increases consistently along the channel. As the thermal conductive resistance of the liquid film is dominant in condensation heat transfer, the heat transfer on the top surface tube isstronger than that on the bottom surface. The liquid film on the top surface flows to the bottom of the tube due to the effect of gravity. The results show that the gravity effect cannot be neglected when the hydraulic diameter of channel is 1 mm. Axial velocity distribution of the liquid film is linear with the vapor quality. Vapor-liquid interface velocity on the top surface in the tube increases first and then decreases a little along the channel while interfacial velocity on the bottom increases consistently. Simulated heat transfer coefficients increase with vapor quality, and the simulation results are lower than the experimental results in the overlapped vapor quality region while the deviations are still within the experimental error.【总页数】8页(P4246-4253)【作者】刘纳;李俊明【作者单位】清华大学热能工程系，热科学与动力工程教育部重点实验室，北京100084;清华大学热能工程系，热科学与动力工程教育部重点实验室，北京100084【正文语种】中文【中图分类】TQ124【相关文献】1.R22在矩形微细管内凝结换热的实验研究 [J], 刘纳;李俊明2.水平细管管内凝结换热系数的数值模拟 [J], 严忠辰;霍岩;刘圣春;宁静红3.微细通道中R32流动沸腾换热的数值模拟 [J], 赵然;吴晓敏;黄秀杰4.混合制冷剂R32/R290在水平三维微肋管内沸腾换热研究 [J], 张茜茜;张莹;张道旭;熊子悠;齐鑫5.R32/R134a混合工质水平管内流动凝结换热的实验研究 [J], 陈民;王秋旺;陶文铨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
R22、R410A和R290在水平圆管内冷凝数值模拟
沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science)2 02 1年1月第37卷第1期Jan. 2021Vol. 37, No. 1文章编号：2095-1922(2021)01-0156-08 doi :10.31717/j.issn :2095-1922.3221.31.39R22.R410A 和R290在水平圆管内冷凝数值模拟尚少文打荣来誉1朱 晨2钱 浩5((.沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168；2.成都基准方中建筑设计有限公司杭州分公司，浙江杭州317000)摘 要目的模拟分析在不同质量流量、干度和管径等影响因素下，水平管内制冷剂的凝结换热和压降随影响因素的变化情况，确定压降和传热系数与质量流量、干度和 管径之间关系。
方法 对制冷剂R22、R410A 和R225在水平圆管内的冷凝换热进行 仿真模拟，选择0. 041 8 kg/s 、0. 084 kg/s 、0. 126 kg/s 质量流量,0. 6、0. 5两种干度和10 mm 、8 mm 、6 mm 不同管径的水平圆管，通过控制变量的方法，分析3种制冷剂在 水平管内凝结换热的流动情况。
结果压降和传热系数与质量流量和干度成正比关系，即随其增大而增大；与管径成反比关系，即随其增大而减小。
制冷剂R225和R410A 可以用于替代R22,并且R220和R410A 的传热系数和压降都大于R22O 结论在3种制冷剂中，R 292的换热效果和压降都要大于R22和R410A,R22的换热效果和压降与R410A 的差距较小，其中R22的传热系数和压降都比R410A 要稍小一些。
关键词制冷剂;水平圆管;冷凝换热;数值模拟中图分类号TU831.3+7汀K124 文献标志码ANumerical Simulation Study on Condensation of R22,R410A And R292 io Horizontal Circalar TubrSHANG Shaowen , RONG Laiyu , Z HU Chen 2, QIAN Hao 1(1. Sciool of Municipal ang Envvoumentnl Enyineenny , Shenyang Jianzhu University , Shenyang , China, 1H166；2.33ienydu Bencemarkiny Fangzhoog Architectural Desi/n Co. LtU. jHangzhoo Branch,Hangzhoo,Chinn,310000)AbsUcci ：T he channe pnces s of ceodensation hent and pkss n k dop of refrinerane in 00x 00111:11 tubn witU influence factors of mass flow rate , dryness ang pinn .0x 1101:)0 wm studien te determine tie nUtionshin between these influence factors. Mass flow rates of 0. 04 1 8 kg/s, 0. 084 k//s,0. 126 k//s, dryness of 0. 6 and 0. 9, anf pine diameters of 10mm, 8mm and 6mm were selected. The chudensatiou heat Wansfec flow of three refrinerants of R22,R410A anf R225收稿日期：2219-12-1基金项目：国家自然科学基金项目(5173806)辽宁省教育厅项目(Injc201909)作者简介：尚少文(1977-),男，副教授，主要从事建筑节能和室内环境保障技术方面研究。
微通道换热器不同管型条件下换热情况的数值模拟
第5期
微通道换热器不同管型条件下换热情况的数值模拟
·97·
图 1 矩形管道模型建立及网格划分示意图
图 7 加热 10S 圆形管道微通道换热器流体温度分布
图 2 矩形微通道流体温度分布示意图 图 3 圆管微通道流体温度分布示意图 图 4 圆脚扁管微通道流体温度分布示意图
3.2 对于多根微通道管道并排排列微通道换热器， 圆角扁管微通道换热器在换热性能方面占有明显的优 势，而圆形管道微通道换热器的效率相比较其他两种管 型最低，虽然压力损失较大但经综合比较，圆角扁管微通 道是值得选取的管型。
参考文献：
［1］ 王淑莲.工程流体力学［M］.沈阳：东北工业学院出版 社，1990.
图 8 加热 10S 圆角扁道微通道换热器流体温度分布
对于压力损失的分析依然是圆形管道微通道压力损 失最小，其次是圆角扁管微通道换热器，矩形管道微通道 换热器压力损失最大。
3 结论
3.1 对于单根管道的微通道，圆形管道微通道换热 器在换热能力和压力损失方面都优于圆角扁管和矩形管 道微通道换热器，在材料耗费方面也更加节省。
Zheng Jiahuan Gao Jinglue
(School of Civil and Architectural Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou Henan 450001)
Abstract：The fluid in the pipe for heat exchange is very important for improving the heat exchanger efficiency in micro channel heat exchanger, heat exchange under different types of pipe is different due to the influence of fric⁃ tion resistance, viscous dissipation and other factors, finding out reasonable tube type has important significance on the heat research of micro channel heat exchanger. Keywords：micro channel; heat exchanger; tube type; numerical simulation
微通道换热器
构
空气侧流动对比[1]
[1] 多空微通道换热器 [2] 刘舒,等.微通道换热器在压缩冷凝机组中的应用分析.制冷与空调.2010
过程装备工程设计
微通道换热器
微 通 道 换 热
结构 体积小节，
紧凑 省材料
采用增大换热面积， 换热 扩展表面，增加湍动，多 效率 孔多通道等方式强化传热。 高
过程装备工程设计
微通道换热器
微
通
百叶窗式翅片具有切断散热
道
器上气体边界层的发展，使边界
换
层在各表面不断地破坏，达到强
热
化传热的目的，提高换热器性能，
器
在同样的迎风面下，多元平行流
基
换热器比管带式换热器的换热效
本
率提高了30%以上，而空气侧阻
结
微通道冷凝器器, 当量直径大于3mm的换热器为常规换热器。
全铝制多孔扁管
微通道塑料薄膜
过程装备工程设计
微通道换热器
微
通
微通道换热器由集流管、多孔扁
道
管和波纹型百叶窗翅片组成。扁管是
换
每根截断的，在扁管的两端有集流管，
热
根据集流管是否分段，可分为单元平
器
流式和多元平流式。
基
本
结
构
微通道换热器结构[1]
分段式集液管设计[2]
45%
体积换热系数 /W/(m3 ·K) )(液体)
～5000 3000～ ＞7000 7000
换热器重量 系统充注量 空气侧压降 热交换系数
100% 100% 100% 100%
65% 65% 80% 300%
体积换热系数/W/ (m3 ·K) )(气体) 流动方式
微通道截面形状对冷凝传热特性的影响
微通道截面形状对冷凝传热特性的影响李娟;朱章钰;安海燕;华洁【摘要】实验研究水蒸气在水力直径为1 mm的半圆形微通道内的冷凝传热特性,获得微通道冷凝传热系数随着质量流速的变化规律.运用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,建立半圆形微通道物理模型,以实验数据验证数值方法的有效性.以甲烷作为相变介质,数值分析了气态甲烷在矩形、半圆形与三角形不同截面形状微通道内冷凝传热过程.结果表明:微通道的压降和传热系数随质量流速的增大而增大;质量流速一定时,相比矩形和半圆形微通道,三角形微通道的压降和冷凝传热系数更大.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)006【总页数】5页(P51-55)【关键词】微通道;水蒸气;甲烷;冷凝传热;压降【作者】李娟;朱章钰;安海燕;华洁【作者单位】南京林业大学机械电子工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学机械电子工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学机械电子工程学院,江苏南京210037;南京林业大学机械电子工程学院,江苏南京 210037【正文语种】中文【中图分类】TK172生物质能源是目前唯一可存储、可作为燃料和化学原料的可再生能源[1]。
根据我国人多耕地少的国情,可充分开发利用的资源包括城市垃圾、农作物秸秆、禽畜粪便、工业有机废弃物和林业生物质等低劣生物质[2]。
目前,实现生物质转化生物质甲烷产业化生产存在许多难点[3-5]。
针对生物质资源特点,解决其高度分散和低能量密度问题,降低单位转化能耗是发展生物质甲烷高效利用的重点方向。
开发并发展微小型生物质甲烷液化设备能够大大提高生物质能源的利用效率,具有广阔的应用前景。
图1 微通道冷凝传热实验系统流程图Fig.1 Flow chart of test system of microchannel condensation heat transfer近年来，研究人员发现微通道尺度效应明显,表面特性作用强,热传递效率能够比常规尺度的通道提高2～3个数量级[6-7]。
梯形微通道内乙醇水混合蒸气冷凝流型可视化实验
梯形微通道内乙醇水混合蒸气冷凝流型可视化实验姜睿;马学虎;兰忠;白涛;白玉潇【摘要】利用高速摄像系统对梯形硅基微通道进行乙醇水混合蒸气冷凝流型可视化实验。
梯形微通道结构为梯形，水力学直径165.87μm，通道长度50 mm。
实验中混合蒸气乙醇质量分数范围为2%～60%。
实验发现入口蒸气乙醇浓度对通道内流型有重要影响。
沿着冷凝方向，发现环状流、环状条纹流、翻滚流、喷射流/喷射滴状流及气泡流。
不同蒸气入口乙醇质量分数有不同的流型分布，低乙醇浓度的蒸气冷凝环状条纹流及喷射流区域出现伪滴状凝结形式，高乙醇浓度的蒸气冷凝出现翻滚流流型。
实验以蒸气质量通量及蒸气干度为坐标对不同入口浓度蒸气冷凝建立了两相流型图，并对喷射流发生干度建立了流型转变预测式。
%A visualization experiment was carried out to investigate the condensation flow patterns of the ethanol-water vapor mixtures in an array of microchannels under a wide range of concentration (2%—60%). The microchannel was a trapezoidal silicon one with a hydraulic diameter of 165.87μm and a length of 50 mm. The visualization study indicated that the ethanol concentration remarkably influenced the flow regimes. Along the flow direction, annular, annular-streak, annular-streak-droplet, annular-churn, injection, droplet-injection and bubble flow patterns were observed in the vapor mixtures condensation of different inlet ethanol concentration (60%, 31%, 20%, 6%, 4%, 2%). Due to the Marangoni effect, the film of the annular flow was more fluctuant comparing with the pure steam condensation. With the decreasing of the ethanol concentration, the injection flow pattern became more regular and the droplet would appearin the injection flow area. The two-phase flow pattern maps of different inlet ethanol concentrations were also developed to describe the experiment. A correlation based on the critical quality correlation was proposed to indicate the transition of the two-phase flow patterns.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】7页(P4320-4326)【关键词】微通道;凝结;两相流;混合蒸气;Marangoni效应【作者】姜睿;马学虎;兰忠;白涛;白玉潇【作者单位】大连理工大学化学工程研究所，辽宁省化工资源清洁利用重点实验室，辽宁大连 116023;大连理工大学化学工程研究所，辽宁省化工资源清洁利用重点实验室，辽宁大连 116023;大连理工大学化学工程研究所，辽宁省化工资源清洁利用重点实验室，辽宁大连 116023;大连理工大学化学工程研究所，辽宁省化工资源清洁利用重点实验室，辽宁大连 116023;大连理工大学化学工程研究所，辽宁省化工资源清洁利用重点实验室，辽宁大连 116023【正文语种】中文【中图分类】O359+.1随着电子、航天等技术的发展，电子设备高密度热流散热问题愈发突出，微通道内流动冷凝换热作为一种高效的解决方案，也受到研究者的广泛关注。
带三角形槽和弧形肋微通道散热器的数值模拟研究
带三角形槽和弧形肋微通道散热器的数值模拟研究
王从乐;朱进容;李慧;代冬晴;吕清花
【期刊名称】《湖北工业大学学报》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】采用数值模拟方法研究了具有周期性排列的三角形槽和弧形肋的新型微
通道散热器(MC-ATC)在雷诺数为147-736范围内的流动传热特性。
通过与矩形
微通道散热器(MC-RC)对比,分析了三角形槽和弧形肋对速度分布和温度分布的影响,并定义了综合性能因子来评价微通道散热器的性能。
研究结果表明,三角形槽和
弧形肋对改善流体流动和强化传热有重要影响。
相比于MC-RC,MC-ATC整体温
度显著降低,温度分布更加均匀;通道侧壁附近低流速区明显减小,整体流速显著提高。
当雷诺数在736时,MC-ATC的综合性能因子达到1.75。
【总页数】4页(P49-52)
【作者】王从乐;朱进容;李慧;代冬晴;吕清花
【作者单位】湖北工业大学理学院;湖北工业大学湖北省能源光电器件与系统工程
技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.带肋通道中烟气细颗粒物团聚情况的数值模拟
2.带肋矩形单通道流动传热数值模拟
3.矩形微通道散热器流道的数值模拟及尺寸优化
4.树状微通道散热器强化换热的数值模拟
5.带三角形V肋和反向V肋内冷通道强化换热机理研究
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水平圆形与方形微小通道内R134a冷凝数值模拟
水平圆形与方形微小通道内R134a冷凝数值模拟张井志;李蔚【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(005)005【摘要】Heat transfer and pressure drop characteristics of condensation for R134a at saturation temperature of 320 K inside horizontal circular and square minichannels were investigated numerically. The results indicated that the heat transfer coefficients and frictional pressure drop gradients increased with mass flux and vapor quality, while the pressure drops decreased with increasing vapor quality atx>0.85. Compared with the circular tube, the square channel with the same perimeter as the corresponding circular tubes can enhance heat transfer coefficients and increase the pressure losses. The numerical results agreed well with the well-known empirical correlations for condensation. A thicker liquid film was obtained at the bottom of the round tube, while the liquid film for the square channel accumulated at the bottom and the middle top of the channels at lower vapor quality. The proportion of the thinner liquid film region, which corresponded to a higher heat transfer coefficient, increased with increasing vapor quality, leading to a higher heat transfer coefficient at higher vapor quality. The liquid film thicknesses in square channels were lower than that in circular channels, thus enhancing the heat transfer.%利用数值模拟研究了水平圆形与方形微小通道内R134a的冷凝换热阻力特性,制冷剂饱和温度为320 K.结果表明:传热系数与摩擦压降梯度随着质量流量、干度的升高而升高,而干度大于0.85时,摩擦压降梯度随着干度的升高而降低.方形通道的换热与阻力均高于圆形通道,数值结果与文献冷凝换热、阻力公式吻合较好.圆形通道内冷凝液膜集聚在通道下部,而方形通道内液膜集中在角落区域.薄液膜区域所占的比例随着干度的增大而增大,方形通道内的液膜厚度要小于圆形通道,换热效果优于圆形通道.【总页数】7页(P1748-1754)【作者】张井志;李蔚【作者单位】浙江大学能源工程学院,浙江杭州 310027;先进航空发动机协同创新中心,浙江杭州 310027;浙江大学能源工程学院,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TK124【相关文献】1.重力对R134a在矩形小通道内冷凝过程的影响 [J], 李盼盼;陈振乾2.正方形小通道内的冷凝换热数值模拟 [J], 李盼盼;陈振乾3.微小通道内不同润湿性表面流动冷凝传热 [J], 袁金斗;王彦博;胡涵;余雄江;徐进良4.微细通道内R1234ze(E)和R134a冷凝特性的数值模拟 [J], 顾昕; 文键; 张星; 王斯民; 厉彦忠5.微尺度通道内R134a的冷凝传热实验研究 [J], 詹宏波; 郑文远; 文涛; 张大林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第３ ７卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ５月
东 南 大 学 学 报 （自然科 学版 ）
Ｊ Ｒ Ｌ Ｆ Ｓ Ｕ ＨＥ Ｓ ＮＩ Ｅ ＳＴ （ ｔｒｌ ｃｅｃ ￣ｆ ｎ ＯＵ ＮＡ Ｏ Ｏ Ｔ Ａ Ｔ Ｕ Ｖ Ｒ ＩＹ Ｎａ ａ Ｓ ｉ ｅＥ ｉ ） ｉ ｎ ｎ，Ｓ ｕｈ ａｔ ｎｖ ｒｔ，Ｎ ｎｉｇ２ ０ ９ ，Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｎｒｙａｄＥ ｖｒ ｍｅｔ ｏ ｔｅｓ Ｕ ｉｅｓｙ ａｊ １０ ６ ｈｎ ） ｏ ｏ ｉ ｎ
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ＶＯ ． ７ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｍ ａ ２ ０７ Ｖ ０
三 角 形 微 通 道 中环 状 冷 凝 过 程 的 数 值 模 拟
吴嘉峰 陈永平 施 明恒 张程宾 肖春梅
（ 东南大学 能源 与环 境学院 ， 南京 ２０ ９ ） １０ ６
摘 要 ：建 立 了三角 形微 通道 中环 状冷凝 的 一 维稳 态模 型 ， 出 了等 边 三 角形 微 通 道 中环 状 冷凝 给 过程 的液相 毛细 半径 沿 轴 向的变 化 曲线． 算发 现 ， 等边 三角 形微 通道 中 ， 计 在 气液 界 面 毛细 半 径
先沿 程急 剧增加 ， 后趋 向平 缓 ， 然 最后再 急剧上 升 ， 毛 细 半 径 的平 缓 段 占据 了绝 大部 分 冷 凝 段 且
总长度 ． 在接 触 角和 通道 热流 密度 较小 或者 通道 水力 直径 和入 口蒸 气压 力较 大 时 ， 冷凝 段 长度 较 长． 在冷 凝 过程 中， 流速和 液相 压力 沿程 变 化剧 烈． 模 型 较好 地 解 释 了三 角形 微 通道 环 状 冷凝 该 机 理 ， 能用于估 算 冷凝 过程 的部分 参 数 ， 并 为进 一步 推导 更 完善 的微通 道冷凝 模 型奠 定 了基础．
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关 键词 ：微通 道 ； 冷凝 ； 数值模 拟
中图分 类号 ： Ｋ ２ Ｔ １４
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：１０ ０ ０ （ ０ ７ ０ －４ ３（ ０ １— ５ ５ ２ ０ ） ３（ ２ －４ ） ）
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