本文關(guān)鍵詞： 翅片蒸發(fā)器 流程布置 有向圖 換熱效率　出處：《天津商業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：冷庫用翅片蒸發(fā)器是冷凍冷藏設(shè)備中的重要組成部分,近年來如何通過合理的技術(shù)手段提高冷庫用翅片蒸發(fā)器的性能成為研究熱點。在現(xiàn)有技術(shù)中,可以通過提高傳熱系數(shù)、增大換熱面積以及提高換熱溫差等方式來改善翅片蒸發(fā)器的傳熱性能。在提高換熱系數(shù)的方法中增強翅片側(cè)氣流擾動、采用強化管和改變翅片結(jié)構(gòu)都能提高傳熱系數(shù),但會增加制造成本和翅片蒸發(fā)器耗功;增大換熱面積可以通過采用內(nèi)螺紋管和改變翅片蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn),但金屬消耗量和設(shè)備成本顯著提高,且在空間受限制區(qū)域無法應(yīng)用;改變翅片蒸發(fā)器的流程布置可有效提高傳熱溫差,通過流程優(yōu)化不僅可以避免翅片蒸發(fā)器成本和功耗的增加,還可以實現(xiàn)翅片蒸發(fā)器的高效運行。因此,本文以翅片蒸發(fā)器為研究對象,開展流程優(yōu)化對翅片蒸發(fā)器傳熱性能影響的理論分析和實驗研究。翅片蒸發(fā)器流程布置優(yōu)化原則通常以制冷量最大化作為優(yōu)化目標(biāo),根據(jù)逆流布置優(yōu)于叉流布置、叉流布置優(yōu)于順流布置,建議采用“U”字形連接方式和依靠重力使制冷劑由高向低流動等原則,分別設(shè)計8種三排管翅片蒸發(fā)器流程布置方式和8種四排管翅片蒸發(fā)器流程布置方式,其中流程數(shù)從一流程增加到三流程,以R404A為制冷劑工質(zhì),采用NIST公司設(shè)計的EVAP-COND軟件對16種設(shè)計的翅片蒸發(fā)器流程進行理論分析,從設(shè)計的16種布置方式中篩選出傳熱效果最優(yōu)的4種流程布置方案,并開展相應(yīng)的實驗研究。利用現(xiàn)有的冷風(fēng)機性能測試實驗臺,以兩臺設(shè)計面積相同的三排和四排管翅片蒸發(fā)器為實驗對象進行實驗研究。在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對四種流程型式的翅片蒸發(fā)器進行仿真模擬,采用傳統(tǒng)翅片蒸發(fā)器設(shè)計方法、軟件EVAP-COND法和利用有向圖的集中參數(shù)法進行理論分析。尋求最優(yōu)的翅片蒸發(fā)器流程設(shè)計方法。模擬值與實驗值比較表明:利用有向圖的集中參數(shù)模擬方法與實驗結(jié)果最為吻合,最大誤差為±7.94%,其次為傳統(tǒng)翅片蒸發(fā)器設(shè)計方法和軟件EVAP-COND計算方法,最大誤差分別為±54.92%和±34.38%。通過對翅片蒸發(fā)器的實驗研究和理論分析,結(jié)論如下:1、由制冷量、傳熱溫差、傳熱系數(shù)和壓降的變化規(guī)律可知,當(dāng)流程分布均勻時,流程數(shù)的增加會使蒸發(fā)溫度降低,傳熱溫差增大,傳熱系數(shù)隨著環(huán)境溫度的降低先減小后增大,制冷劑壓降降低,最終制冷量增大。當(dāng)流程分布不均勻時,流程數(shù)的增加會使蒸發(fā)溫度降低,傳熱溫差增大,但由于制冷劑流量分布不均勻,壓降增大,傳熱系數(shù)減小,傳熱系數(shù)的減小量遠遠大于傳熱溫差的增加量,最終制冷量減小。增加翅片蒸發(fā)器的流程數(shù)可以通過增大換熱溫差而提高制冷量,但是管路中制冷劑的分液不均最終導(dǎo)致每條流程中制冷劑的流量不均勻,進而影響翅片蒸發(fā)器的傳熱效果,制冷劑分液不均對制冷量的影響遠遠大于增加管路流程數(shù)對制冷量的影響。2、對于兩流程翅片蒸發(fā)器,空氣側(cè)入口和出口的平均溫差約為0.5℃,中間縱面約為1.3℃,中間縱面的換熱溫差最終影響了空氣側(cè)換熱效果。對于三流程翅片蒸發(fā)器,空氣側(cè)入口的平均溫差約為2.3℃,中間縱面的平均溫差約為0.8℃,出口縱面約為0.08℃,空氣入口迎風(fēng)面處在空氣側(cè)換熱部分起到關(guān)鍵作用,且隨著縱面數(shù)的增加,換熱溫差下降,傳熱效果減弱。3、從空氣側(cè)各縱面溫度測點均方差可知,當(dāng)翅片蒸發(fā)器流程分布均勻時,兩流程變?yōu)槿鞒?空氣入口與出口的溫度均方差分別減小1.3℃和0.15℃,增加流程數(shù)可以使空氣入口和出口處的縱面溫度更加均勻,制冷量得到提高;當(dāng)翅片蒸發(fā)器每條流程長度不相同時,增加流程數(shù)對縱面溫度均勻性沒有影響。4、對于同一個翅片蒸發(fā)器的不同流程間的溫度分布是不相同的,且相互影響較大,制冷劑入口處溫差和出口處溫差較大,處于翅片蒸發(fā)器中間部分的制冷劑溫差較小,主要原因是由于入口制冷劑重力勢能和空氣流量不同導(dǎo)致。
[Abstract]:Cold storage with fin evaporator is an important part of refrigeration equipment, in recent years, how to improve through reasonable means has become a research hotspot with the performance of finned evaporator refrigerator. In the existing technology, can improve the heat transfer coefficient, increase the heat transfer area and high heat transfer temperature and other ways to improve the heat transfer performance of the fin evaporator. Enhanced fin side airflow disturbance in improving the method of heat transfer coefficient, using enhanced tube and fin structure change can increase the heat transfer coefficient, but will increase the manufacturing cost and power consumption of fin evaporator; increase the heat transfer area can be achieved by changing the screw tube and fin evaporator structure is used, but the metal consumption and the equipment cost increased significantly, and the restricted area can not be applied in space; change the layout of the fin evaporator can effectively improve the heat transfer temperature difference, not only through process optimization In order to avoid increasing the fin evaporator cost and power consumption, can also realize the efficient operation of the fin evaporator. Therefore, the fin evaporator as the research object, carry out theoretical analysis and Experimental Research on the influence of process optimization on heat transfer performance of the fin evaporator. The fin evaporator layout optimization principle usually with cooling capacity maximization as the optimization goal, according to the current arrangement better than cross flow layout, cross flow layout is better than the parallel layout, recommend the use of "U" shaped connection mode and rely on gravity to make the refrigerant flow from high to low were designed 8 principles, three row tube fin evaporator process arrangement and 8 kinds of four row tube fin evaporator process arrangement, which flow from a number of flow increase to the three process, with R404A as the refrigerant flow, fin evaporator of 16 kinds of design were analyzed by NIST EVAP-COND software design company 4, screening process layout scheme of the best heat transfer efficiency from 16 kinds of layout design, and carry out corresponding experimental research. By using the cooling fan performance test bench of the existing two units in the same design area of the three and four row finned tube evaporator experimental research was performed based on the experimental data. On the fin evaporator of four kinds of process types are simulated, using the traditional fin evaporator design method, EVAP-COND method and software using the theoretical analysis to the lumped parameter method. The graph design method of optimum fin evaporator process. The simulation value and the experimental value comparison shows that use the lumped parameter graph simulation method the most consistent with the experimental results, the maximum error is about 7.94%, the calculation method for the traditional fin evaporator design method and the software EVAP-COND, the maximum error is + 54.92% and + 34.38%. respectively. Through experimental study and theoretical analysis, the conclusions are as follows: 1 fin evaporator, the refrigeration, heat transfer temperature difference, the variation of heat transfer coefficient and pressure drop, when the flow distribution, the number of processes will increase the evaporation temperature decreased, the increase of temperature difference, heat transfer coefficient decreases with the ambient temperature decreased first and then increased. Finally, the refrigerant pressure drop decreases, cooling capacity increases. When the flow distribution is not uniform, the number of processes will increase the evaporation temperature decreased, the temperature difference of heat transfer increases, but due to the uneven distribution of the refrigerant flow, the pressure drop increases, reducing the heat transfer coefficient, heat transfer coefficient reduction is far greater than the temperature increase, the final cooling capacity decreases. Can increase the cooling capacity by increasing the heat transfer temperature increase process of fin evaporator, liquid refrigerant in the pipeline but not all refrigerant flow in each resulting in uneven flow, Then the influence on heat transfer fin evaporator, refrigerant liquid uneven influence on cooling capacity is far greater than the increase in pipeline flow number influence on cooling capacity of.2, for the two flow fin evaporator, air side entrance and outlet average temperature is about 0.5 DEG C, the middle vertical plane is about 1.3 degrees Celsius, the middle longitudinal heat transfer temperature the ultimate impact of the air side heat transfer effect. For the three flow fin evaporator, air side entrance of the average temperature is about 2.3 degrees Celsius, the middle vertical surface mean temperature difference is about 0.8 degrees Celsius, the export profile is about 0.08 degrees Celsius, air entrance in the windward side of the air side heat exchange part plays a key role, and with the increase of vertical surface the number, the heat transfer temperature decreased, the heat transfer effect weakened.3 from the air side of the vertical temperature measuring point variance shows that when the fin evaporator process distribution, two process into three processes, air entrance and exit temperature variance respectively. Reduced to 1.3 degrees and 0.15 degrees, increasing the number of processes can make the vertical air temperature at the entrance and exit of more uniform cooling capacity is improved; when the length of each fin evaporator process phase at the same time, increase the flow number on the vertical temperature uniformity had no effect on.4, is not the same for different processes with a fin evaporator the temperature distribution, and the mutual influence, entrance and exit temperature of the refrigerant in the refrigerant temperature difference, the smaller temperature difference between the middle part of the fin evaporator, the main reason is because the entrance of refrigerant and air flow volume of different gravitational potential cause.

【學(xué)位授予單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB65

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本文編號：1517556