發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 18:24

【摘要】：人們消費(fèi)水平的提高、生活方式的轉(zhuǎn)變帶來了方冰需求量不斷上升,但是目前方冰機(jī)存在能效低,能耗大的缺點(diǎn)。本文以日產(chǎn)冰量1噸的方冰機(jī)作為研究對象,通過耗冷量計(jì)算與(火用)分析方法對現(xiàn)有方冰機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)分析,探討了方冰機(jī)系統(tǒng)用能情況;針對(火用)損失系數(shù)較大的蒸發(fā)器進(jìn)行優(yōu)化,基于Workbench傳熱模擬對蒸發(fā)器進(jìn)行熱工分析,說明蜂窩板換熱器能有效地提高蒸發(fā)器的換熱性能。運(yùn)用CFD方法對蜂窩板結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行研究,選用Mixture模型以及UDF編譯對制冷劑進(jìn)行相變模擬,探討了蜂窩板焊點(diǎn)直徑、焊點(diǎn)間距、板間距、折流焊道數(shù)量及長度多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對蒸發(fā)器傳熱性能以及阻力性能的影響,確定了符合方冰機(jī)實(shí)際工況的結(jié)構(gòu)參數(shù)搭配方案,得到結(jié)論主要如下:(1)方冰機(jī)系統(tǒng)(火用)損失大,能源利用率低。通過(火用)分析計(jì)算,系統(tǒng)整體(火用)損失為77.76%,其中蒸發(fā)器(火用)損失率較高,(火用)損失系數(shù)為30.51%,主要原因是傳統(tǒng)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)形式存在不足,制冷劑銅管與制冰格傳熱面積小,導(dǎo)致熱阻較大。(2)蜂窩板結(jié)構(gòu)能有效提高蒸發(fā)器換熱性能。通過Workbench瞬態(tài)傳熱模擬以及肋片傳熱計(jì)算,結(jié)果表明,采用蜂窩板換熱器進(jìn)行優(yōu)化,接觸面積增加,傳熱熱阻降低,能耗損失減少,對提高制冰機(jī)能效有著積極作用。(3)板間距對蜂窩板綜合性能有顯著影響,焊點(diǎn)間距次之,焊點(diǎn)直徑影響較弱。(4)在本文研究范圍內(nèi),板間距與焊點(diǎn)間距越小,焊點(diǎn)直徑越大,折流焊道數(shù)量越多,長度越大時(shí),蜂窩結(jié)構(gòu)越緊湊,制冷劑工質(zhì)流動(dòng)過程中擾動(dòng)越強(qiáng)烈,換熱效果更明顯,換熱性能越好,但是同時(shí)阻力系數(shù)增加,阻力變大,影響換熱器的綜合換熱性能。相反,當(dāng)流體流動(dòng)空間增加,阻力減小,使傳熱性能變差;結(jié)合方冰機(jī)實(shí)際工況,在本次優(yōu)化設(shè)計(jì)中,選用焊點(diǎn)直徑D=7mm,板間距H=11mm,焊點(diǎn)間距L=40mm,折流焊道數(shù)量為3,長度為400mm的結(jié)構(gòu)參數(shù)搭配可以獲得最佳的綜合性能。
【圖文】：

費(fèi)者身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。因此，制冰機(jī)技術(shù),尤其是食用方冰機(jī)、管冰機(jī)要更加注重冰塊質(zhì)量安全這一方面的研究，提高過濾材料過濾性能，改善自動(dòng)清洗消毒功能。1.3 蜂窩板式換熱器工程技術(shù)進(jìn)展及研究現(xiàn)狀蜂窩板式換熱器是基于凹坑強(qiáng)化換熱原理的一種新型高效的換熱器形式。根據(jù)加工工藝和結(jié)構(gòu)形式的不同，蜂窩板式換熱器主要有兩種形式：凹凸式蜂窩板以及焊點(diǎn)式蜂窩板。凹凸式蜂窩換熱板是按照一定的排列方式和間距，在換熱板面上加工出一定深度的凹坑或凸胞，其凹凸式蜂窩換熱板 1.1 所示。而根據(jù)換熱板流道的形狀，凹凸式蜂窩換熱板主要有三種形式：凹坑板，凸胞板，凹坑-凸胞換熱板[53]。

(a) 單面鼓泡蜂窩板物理模型 (b) 雙面鼓泡蜂窩板物理模型圖 1.2 焊點(diǎn)式蜂窩板結(jié)構(gòu)示意圖[54].3.1 蜂窩板式換熱器換熱機(jī)理研究進(jìn)展研究者們主要通過可視化實(shí)驗(yàn)、紅外成像、數(shù)值模擬等方式來探究蜂窩板換器強(qiáng)化傳熱的機(jī)理[55-60]。對于凹凸式蜂窩板換熱器而言，，傳熱強(qiáng)化的主要原因在于凹凸結(jié)構(gòu)的流場形對稱性的、周期性的漩渦和二次流，改變了邊壁層流動(dòng)特性，從層流過渡成紊，從而增強(qiáng)傳熱。Mahmood[55]通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用紅外熱成像儀研究了凹對換熱板中局部以及整體的流動(dòng)和傳熱的影響，發(fā)現(xiàn)凹坑內(nèi)形成了如圖 1.3 所的周期性對渦。Ligrani[56]、Burgess[57]、Khalatov[58]等通過實(shí)驗(yàn)研究也得出了似結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB657.1

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本文編號(hào)：2683952