【HETA】普渡大学制冷空调和压缩机技术研讨会分享之一
国际铜业协会传热项目组美国团队和中国团队都参加了第16届制冷与空调暨第23届压缩机工程研讨会。会议由普渡大学（Purdue University）大学举办，每两年一次。
本次会议由世界银行的Viraj Vithoontien先生发表主题研究。演讲探讨了气候变化和人类未来的关系，号召制冷暖通空调业界同仁积极探索，为环保和低碳做出贡献。他提出世界银行有很多工程师加盟，执行很多项目造福人类，还幽默地询问现场研究人员是否有意加盟世界银行。
本次会议发表了近500篇文章，参会人员近500人，众多基于研究和试验的新技术和新工艺等都进行了发表和讨论。每位发表人员有20分钟时间讲演和回答问题。
国际铜业协会团队发表了R32在3mm内螺纹管内传热特性研究、0.8mm直径铜管散热器制造和性能测试等文章。
会上，我们参与了换热器等领域的专题。后续将分别就一些比较前沿或国内研究不同的内容进行介绍。
这次先介绍美国马里兰大学发表的分形散热器基于文献检索的工作及后续研发。
大自然启发科学家和工程师通过观察和模仿解决问题。一个例子是提升传热。大量大自然的传热传质现象已经引导人们寻找提升传热的解决方法。在动植物的呼吸和血管系统中存在大量分形比如血管、肺、叶子、海岸线等。受此启发，分形散热器已经被研究发现具有最小流动阻力和强大的传热能力。
目前，马里兰大学对分形散热器传热和压降性能研究的文献进行了全面检索，包括了分形理论、模型设计、和传统换热器的性能对比、传热传质机理和换热器设计等。分形理论于1926年提出，模型已从1维发展到3维，更加复杂和准确。
因为流动汇合和压降回升等因素，分形散热器的传热和压降性能被发现好于传统的平行和弯折流路换热器。设计思路包括传统的比例原则和新的拓扑优化法。根据文献，分形理论主要被用在电子散热器，特点是没有相变。几种被研究的分形包括光盘型、矩型、分支型和双层三明治型。
早期研究假设成层流和绝热，忽略重力等；而复杂模型更准确但计算量大。目前有待拓展的领域主要是：
大部分研究主要是分析和数值模拟，需要更多地进行试验研究传热和压降性能；
大部分设计没有优化，已发表压降结果在不同设计和缺乏优化的情况下，结论有些矛盾；分支角度等应该进一步研究；
由于过去制造工艺的限制，没有液体蒸发换热器的研究；所以制造工艺需要研究和加强；
大部分过去的研究基于比例缩放，更多的方法需要拓展，比如拓扑方法等。
典型的提升空气侧换热的方法是通过拓展传热面积比如翅片，外翅片管。近年来许多翅片型式比如开缝翅片、空气扰动型翅片等。然而，空气侧传热系数在低雷诺数时仍然较小，大约在50Wm-2K-1。测试的条件是雷诺数大约900，管外径10.67mm，带空气扰动型翅片。最近，小于5mm的无翅片换热器（Bare Tube Heat Exchanger）开始被研究。当BTHE的管径达到0.3-0.5mm时，空气侧换热系数可以达到300Wm-2K-1，风速在1~6ms-1。
马里兰大学研究的蜂巢型换热器由两层管子组成，如下图。
基于分形理论的蜂巢型换热器HCHX经数值模拟研究，结论如下：
空气侧1~3m/s，管子直径1, 2, 3 mm，θ：30, 45, 60°，L1/L2：1.414, 1.732；
大的θ角和风速对传热提升最有利而L1/L2影响不大；
更小管径有利于传热提升而大管径；
大管径，小θ角，低风速和大的L1/L2对减小空气侧压降有利。