申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2022-05-07

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114993079B

主分类号：F28D9/00

分类号：F28D9/00;F28F3/08;F28F9/12;G06F30/20;G06F30/17

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.09.20#实质审查的生效;2022.09.02#公开

摘要：一种印刷板式微通道换热器的设计方法及微通道换热器，属于换热器技术领域。为了解决现有的微通道换热器的设计方法没有形成统一的设计流程，对于不同应用场景和换热需求常常采用定制化的设计，经过大量的仿真分析、结构改进从而获得性能相对较好换热器结构，此类换热器的生产工艺复杂、制造成本高，复杂的设计流程往往需要付出很多的试错成本的问题。本发明提供了一种印刷板式微通道换热器的设计方法，并通过此方法设计了一套微通道换热器，适用于不同应用场景和换热需求的换热器的设计，简化了设计流程，避免了定制化的换热器在设计过程中反复选型付出的试错成本，一定程度上提高了设计效率。本发明主要用于微通道换热器的设计与利用换热器换热。

主权项：1.一种适用于印刷板式微通道换热器的设计方法，其特征在于：具体设计步骤如下：步骤1，结构筛选：基于换热器整体尺寸约束范围和内部通道的尺寸约束范围，针对预设计换热器进行体积、总换热面积、紧凑度以及换热器质量进行筛选，在几何约束的尺寸范围内采用寻优方法进行循环搜索，将满足上述设立条件的结构作为有效结构Ⅰ输出；步骤2，性能筛选：基于数学模型，对满足结构要求的有效结构Ⅰ进行传热特性与流动特性的计算，将同时满足结构要求和性能要求的结构作为有效结构Ⅱ输出；步骤3，适用性筛选：根据换热器实际应用过程中冷、热两侧工质的流量范围、温度范围、压力范围建立一个全工况组合，然后基于传热特性计算模型和流动特性的计算模型对有效结构Ⅱ开展全工况下综合性能的计算；以性能设计要求为筛选条件，建立能够覆盖全部研究范围的不同运行工况参数组合，并逐一进行计算，筛选出在全工况参数组合条件下，综合性能满足设计要求的参数组合数量最多的有效结构Ⅱ作为最终结构；所述步骤2中，有效结构Ⅰ的传热特性通过以下计算获得：基于Nusselt数获得对流换热系数h，计算过程如下： 0.7＜Pr＜78 m＝2.27+1.65Pr13,0.1＜Pr＜∞, 式中，表示以截面积的平方根为特征尺寸的Nusselt数，表示以截面积的平方根为特征尺寸的Reynolds数，Pr表示Prandtl数，C1～C4表示关联式系数，mc、B和分别为16、425和1700；表示无量纲平均壁面剪应力，Ktd表示修正系数，TC表示热修正系数；表示以截面面积的平方根为特征尺寸的无量纲热长度，ε表示通道宽高比，γ表示形状因子；下标s表示固体侧，f表示流体侧，表示以截面积的平方根为特征尺寸，下标Lam、Tur分别表示层流；根据对流换热系数h计算总传热系数UA，计算过程如下： 式中，ηo表示翅片组热效率，ηfin为翅片效率；h表示对流换热系数；A表示换热总面积；k表示材料导热系数；a表示通道间格栅厚度；下标total表示全部，fin表示翅片部分，s表述固体侧，wall表示壁面；基于对数平均温度获得换热器的总换热量q，计算过程如下： Cmin＝minCc,Ch 式中，q表示总换热量；ΔTLMTD表示对数平均温度；UA表示换热器总传热系数；C为换热工质的热容量；ε表示换热器效能，NTU表示换热单元；T表示温度；m表示质量流量；cp表示定压比热容；C表示热侧换热工质的热容量；下标h、c分别表示热侧与冷侧，in表示入口侧；所述步骤2中，有效结构Ⅰ的流动特性的计算公式如下： 式中，G表示换热器微通道内质量速度；ρ表示工质密度；L表示通道长度；Dh表示通道当量直径；ζangle表示折管内局部阻力系数；σ表示芯部自由通流面积和迎风面积之比；Kc和Ke表示收缩段和扩展段几何结构的函数；ζexpansion表示局部压力损失系数；ζcontraction表示局部压力损失系数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 一种印刷板式微通道换热器的设计方法及微通道换热器

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