本文關(guān)鍵詞：翅片管換熱器霜層生長特性研究

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【摘要】：空氣源熱泵具有高效節(jié)能、安全環(huán)保、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點,但結(jié)霜問題一直是限制其發(fā)展的主要問題之一。霜層一方面增加了換熱器表面的導(dǎo)熱熱阻,一方面使空氣流通阻力增大、空氣流量減小,從而導(dǎo)致風(fēng)冷換熱器COP降低。因此研究換熱器表面的霜層生長特性對于熱泵的優(yōu)化節(jié)能具有指導(dǎo)性意義。本文對翅片管換熱器的結(jié)霜特性進行了理論模擬和實驗研究。數(shù)值模型中假定霜層生長過程為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程且霜層分布均勻,利用能量守恒方程與傳熱傳質(zhì)方程對換熱器的霜層生長特性進行仿真,模擬了不同環(huán)境工況、載冷劑入口溫度以及翅片結(jié)構(gòu)對換熱器霜層生長特性的影響。為了驗證該模型的準(zhǔn)確性,在焓差法空調(diào)性能實驗室的基礎(chǔ)上搭建了翅片管換熱器結(jié)霜動態(tài)特性測試實驗臺。制冷劑采用50%的去離子水-乙二醇溶液,由低溫恒溫水槽提供冷源。實驗中測量了換熱器壁面溫度、空氣進出口溫濕度、換熱器前后空氣壓差等參數(shù)隨時間的變化,并以此為基礎(chǔ)分析了環(huán)境工況參數(shù)、載冷劑入口溫度、翅片類型、翅片間距等參數(shù)對霜層厚度、總結(jié)霜量、空氣壓差、換熱量的影響。具體結(jié)論如下:(1)數(shù)值模擬與實驗結(jié)果具有較好的一致性,霜層厚度、結(jié)霜量、空氣壓差及換熱量隨結(jié)霜時間的變化趨勢是一致的,理論值與實驗偏差均在30%以內(nèi)。(2)在不同的載冷劑入口溫度下,換熱器霜層厚度、總結(jié)霜量、空氣側(cè)壓差及換熱量均隨著載冷劑入口的降低而增大。但是,載冷劑入口溫度越低,換熱器穩(wěn)定運行周期越短且結(jié)霜后期換熱量衰減速度越快。對于載冷劑溫度為-25℃、-20℃、-15℃的工況,換熱器穩(wěn)定運行周期分別約為20min、35min、70min。(3)在不同的迎面風(fēng)速下,總結(jié)霜量、換熱量、霜層密度及穩(wěn)定運行周期均隨著迎面風(fēng)速的增大而增大,但是迎面風(fēng)速對霜層厚度的影響并不明顯。實驗發(fā)現(xiàn):結(jié)霜至75min時,迎面風(fēng)速為1.4m/s、1.7m/s、2.0m/s的換熱器最大換熱量分別降低了48%、32.5%、14.5%。(4)在不同的空氣溫度(≤0℃)及相對濕度條件下,實驗結(jié)果表明:霜層厚度、空氣側(cè)壓差、換熱量隨著空氣入口溫度及相對濕度的降低而減小。但是換熱器總結(jié)霜量卻隨著空氣溫度及相對濕度的降低而增大,這說明空氣溫度及相對濕度越低,霜晶密度越大。(5)對于平板型、波紋型、開窗型三種翅片管換熱器,實驗發(fā)現(xiàn):在結(jié)霜工況條件下采用波紋片時換熱器在整個結(jié)霜周期中的平均換熱量最大,開窗片次之,平片最小。(6)對于不同翅片間距(1.6mm-2.8mm)的換熱器,實驗結(jié)果表明:翅片間距越大,霜層厚度增長速度越快,但是,在相同的結(jié)霜時間內(nèi),翅片間距對換熱器的總結(jié)霜量幾乎沒有影響。另外,通過對不同翅片間距的換熱器的換熱效果的綜合比較,實驗發(fā)現(xiàn)翅片間距為1.9mm的換熱器在整個結(jié)霜周期中的平均換熱量最大。
【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】：TK172

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