本文以風冷冷凝器的應用為背景,通過理論和實驗的方法,對風冷式分液冷凝器的熱力性能與氣液分離特性進行了研究。通過建立理論模型優(yōu)化了分液冷凝器的管程布置方案,對冷凝器的換熱性能進行了分析。搭建了風冷冷凝換熱實驗臺,對冷凝器的主要熱力性能參數(shù)進行了測量、計算和分析,并將一級分液冷凝器、二級分液冷凝器和蛇形管冷凝器的熱力性能進行了對比。在理論方面,基于Nusselt凝結(jié)理論,建立了制冷劑在水平光滑圓管內(nèi)冷凝換熱的液膜生長模型。該模型基于第三類邊界條件,考慮了重力及氣液界面剪切力對液膜的影響,通過將液膜分段的方式計算各點的液膜厚度與局部換熱系數(shù)。對比計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù),驗證了模型的合理性。在假設聯(lián)箱內(nèi)的氣液分離狀況的基礎上,運用該模型對分液冷凝器單元的管程布置方案進行了優(yōu)化,并對推薦方案設計的分液冷凝器的換熱系數(shù)及沿程干度進行了計算。計算結(jié)果表明:流程方案的不同對冷凝器內(nèi)各管程換熱管流動的均勻性有很大的影響。而分液結(jié)構(gòu)的存在可以使第二管程入口干度得到提高,進而提高冷凝器第二管程的換熱系數(shù)及整體換熱系數(shù)。在實驗方面,搭建了壓縮機驅(qū)動的風冷換熱實驗系統(tǒng),在原型機蛇形管冷凝器的基礎上設計加工了一級分液... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
中文摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 膜狀凝結(jié)與珠狀凝結(jié)
        1.2.1 凝結(jié)傳熱的模式
        1.2.2 膜狀凝結(jié)的理論研究
        1.2.3 膜狀凝結(jié)的實驗研究
    1.3 分液冷凝器
        1.3.1 分液冷凝器的優(yōu)勢
        1.3.2 分液冷凝器內(nèi)的流型研究
        1.3.3 分液冷凝器的熱力性能研究
        1.3.4 分液冷凝器對系統(tǒng)性能的影響
    1.4 當前研究中存在的問題
    1.5 本論文的研究內(nèi)容
2 實驗裝置
    2.1 實驗系統(tǒng)
    2.2 測量裝置
    2.3 實驗段
        2.3.1 蛇形管冷凝器
        2.3.2 分液冷凝器
        2.3.3 U型管分液結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢
    2.4 數(shù)據(jù)處理
        2.4.1 總換熱量
        2.4.2 各管程換熱量
        2.4.3 對流凝結(jié)換熱系數(shù)
        2.4.4 壓降
        2.4.5 懲罰因子
        2.4.6 分液率
        2.4.7 干度
    2.5 實驗數(shù)據(jù)不確定度分析
3 基于水平圓管內(nèi)液膜生長模型的分液冷凝器換熱性能分析
    3.1 制冷劑在水平光滑圓管內(nèi)冷凝換熱的液膜生長模型的建立
        3.1.1 基本模型及假設
        3.1.2 基本方程組及邊界條件
        3.1.3 聯(lián)箱內(nèi)兩相流流動情況考慮
    3.2 模型驗證
        3.2.1 液膜厚度變化規(guī)律
        3.2.2 理論換熱系數(shù)與實驗換熱系數(shù)對比
    3.3 實際工況下分液冷凝器單元換熱性能計算
        3.3.1 管程布置方案優(yōu)化
        3.3.2 第一管程換熱分析
        3.3.3 第二管程換熱分析
        3.3.4 總體換熱分析
    3.4 本章小結(jié)
4 一級分液冷凝器熱力性能實驗結(jié)果分析
    4.1 換熱測量可靠性驗證
    4.2 一級分液冷凝器氣液分離特性分析
    4.3 一級分液冷凝器熱力性能分析
        4.3.1 分液率分析
        4.3.2 換熱量分析
        4.3.3 換熱系數(shù)分析
        4.3.4 壓降及懲罰因子分析
    4.4 本章小結(jié)
5 二級分液冷凝器熱力性能實驗結(jié)果分析
    5.1 二級分液冷凝器實驗段介紹
    5.2 分液量測量可靠性驗證
    5.3 二級分液冷凝器氣液分離特性分析
    5.4 二級分液冷凝器熱力性能分析
        5.4.1 二級分液冷凝器換熱性能分析
        5.4.2 二級與一級分液冷凝器換熱性能比較
        5.4.3 二級與一級分液冷凝器壓降及懲罰因子比較
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 本文結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
主要符號表
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]氣液分離式管內(nèi)凝結(jié)冷凝器的實驗研究[J]. 范亞坤,賈力,黨超.  北京交通大學學報. 2016(06)
[3]豎直槽道內(nèi)蒸氣向上流動凝結(jié)換熱的實驗研究[J]. 楊云瀟,賈力.  應用基礎與工程科學學報. 2016(01)
[4]Experimental Study on Condensation Heat Transfer Characteristics of R410A in Short Vertical Tubes[J]. XU Wenyun,JIA Li,TAN Zetao.  Journal of Thermal Science. 2015(03)
[5]Experimental Investigation on Heat Transfer Coefficient during Upward Flow Condensation of R410A in Vertical Smooth Tubes[J]. YANG Yunxiao,JIA Li.  Journal of Thermal Science. 2015(02)
[6]高性能冷凝器技術(shù)原理與實踐[J]. 彭曉峰,吳迪,張揚.  化工進展. 2007(01)

碩士論文
[1]分液式微細槽道冷凝換熱器的實驗研究[D]. 張旋.北京交通大學 2018



本文編號：3181609