本文關鍵詞：蒸發(fā)器內(nèi)置毛細管開孔特性對蒸發(fā)器換熱的影響

  更多相關文章： 蒸發(fā)器 內(nèi)置毛細管 換熱 場協(xié)同 射流沖擊 溫度場 數(shù)值模擬

【摘要】：換熱器因應用廣泛而備受關注。關于強化傳熱技術(shù)的研究,一直都是個熱點問題。本文主要基于場協(xié)同強化原理,并結(jié)合射流沖擊的換熱特點對常規(guī)毛細節(jié)流制冷系統(tǒng)進行優(yōu)化,設計出一種新型的換熱器裝置。該換熱器裝置是將開孔毛細管內(nèi)置到蒸發(fā)管中,使得制冷劑R134a在節(jié)流后直接從毛細管沿軸向的不同孔口處沖擊到蒸發(fā)管的內(nèi)壁上蒸發(fā)換熱,該沖擊過程中由于速度場與溫度梯度方向的協(xié)同性最大而具有顯著的強化換熱效果。本文主要從模擬和實驗兩方面分析,來研究蒸發(fā)器內(nèi)置毛細管的開孔特性對蒸發(fā)器換熱以及整個制冷系統(tǒng)的影響。首先是采用COMSOL4.4軟件對射流沖擊過程進行數(shù)值模擬,對內(nèi)置毛細管進口速度、開孔直徑等對換熱的影響進行分析,以作為后續(xù)實驗研究制定具體方案的參考。然后進行實驗研究,其中包括兩次可視化實驗和一次銅管換熱器實驗,三次實驗都分別在0MPa和0.08MPa的回氣壓力下進行,并同時以常規(guī)毛細節(jié)流系統(tǒng)作對比實驗。通過對比分析相應冷凝壓力的變化,蒸發(fā)管表面的溫度場分布,蒸發(fā)器出口溫度、壓縮機吸排氣溫度、冷凝器進出口溫度以及供液溫度的變化,壓縮機耗功大小等,總結(jié)出內(nèi)置毛細管開孔實驗系統(tǒng)的特點以及開孔特性所產(chǎn)生的影響。通過對孔間距不同、孔徑不一的三次開孔實驗做對比研究,并記錄分析實驗中換熱管表面的紅外熱像圖和高速攝像圖,得到以下結(jié)論:(1)可視化實驗由于采用了直徑大、導熱系數(shù)小的化工玻璃管作為蒸發(fā)管,其供液溫度主要取決于供液前閃發(fā)氣體量的影響,而毛細實驗因節(jié)流壓降大產(chǎn)生閃發(fā)氣體多而具有較低的供液溫度;(2)開孔實驗中蒸發(fā)管表面的溫度場以及其它溫度測點和壓力測點都比較穩(wěn)定,而常規(guī)毛細實驗中各測點由于毛細管節(jié)流的流量調(diào)節(jié)能力差而存在較大的波動;(3)在蒸發(fā)壓力和換熱面積相同的條件下,毛細實驗的冷凝壓力常常要比開孔實驗的大很多,這說明開孔實驗系統(tǒng)的性能系數(shù)要比毛細實驗的大;(4)在蒸發(fā)壓力和換熱面積相同的條件下,可認為開孔實驗和毛細實驗的制冷量也相同,但開孔實驗中的制冷劑充注量一般要比毛細實驗的少50%以上,這是由于開孔實驗中的換熱效率更高、同樣換熱條件下需要更少的制冷劑充注量;(5)與毛細實驗相比,開孔實驗因制冷劑充注量少,流經(jīng)壓縮機后帶走的熱量也少,在同樣的冷凝器中換熱后產(chǎn)生的進出口溫差較大,也即開孔實驗對應的的冷凝效果顯著;(6)常規(guī)毛細實驗的回氣管路中多有回液存在,增加了功耗而沒能有效制冷,開孔實驗中的回氣管路則無回液產(chǎn)生;(7)制冷量相同時,毛細實驗的壓縮機功耗要比開孔實驗中的高6.2%-9.1%,可見開孔實驗系統(tǒng)的效率確實比常規(guī)毛細實驗的高;(8)開孔實驗中孔間距過小和孔徑過大會導致?lián)Q熱管中產(chǎn)生較多的殘液,孔間距過大或孔徑過小則又使得換熱管表面溫度分布不均勻;研究結(jié)果表明,以孔徑在Φ0.5mm~Φ0.8mm之間、孔間距在8cm~12cm之間為宜,該范圍內(nèi)孔徑大小和孔間距對蒸發(fā)管表面溫度場的影響很小;(9)通過對數(shù)值模擬、換熱過程中的紅外熱像圖以及高速攝像圖分析發(fā)現(xiàn),開孔實驗因為在多處射流沖擊供液,并且射流沖擊在沖擊區(qū)中射流工質(zhì)的流場和溫度梯度場具有極好的協(xié)同度而能顯著強化換熱,使得蒸發(fā)管表面形成的溫度場相對更為均勻。
【學位授予單位】：天津商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB657.5

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 孟繼安,陳澤敬,李志信,過增元;管內(nèi)對流換熱的場協(xié)同分析及換熱強化[J];工程熱物理學報;2003年04期

2 周森泉，過增元，胡桅林，，李志信;來流溫度速度不均勻時換熱器效能的分析[J];工程熱物理學報;1994年04期

3 肖金花;錢才富;黃志新;;波紋管傳熱強化效果與機理研究[J];化學工程;2007年01期

4 過增元,李志信,周森泉,熊大曦;換熱器中的溫差場均勻性原則[J];中國科學E輯:技術(shù)科學;1996年01期

5 陳慶光;王濤;吳玉林;張永建;張永超;;三維湍流沖擊射流流動與傳熱特性的數(shù)值研究[J];空氣動力學學報;2006年02期

6 孫世梅,張紅;熱管換熱器流動與傳熱的CFD模擬及試驗[J];南京工業(yè)大學學報(自然科學版);2004年02期

本文編號：1224003