【摘要】：常規(guī)板式冷凝器中下部的冷凝液聚集,液膜較厚,導(dǎo)致熱阻增加和傳熱惡化。本文將分液冷凝技術(shù)應(yīng)用于板式冷凝器,將流道分成多個流程,冷凝液通過氣液分離結(jié)構(gòu)排出,高干度制冷劑進入下一流程繼續(xù)冷凝,以期達到強化換熱的目的。從以下幾個方面展開研究:首先,提出了兩種結(jié)構(gòu)的分液板式冷凝器(變波紋高度分液板式冷凝器:變第二流程波紋高度;變板片寬度分液板式冷凝器:變第二流程板片寬度)。采用制冷劑與水傳熱系數(shù)和壓降的經(jīng)驗公式,建立了板式冷凝器的通用數(shù)學(xué)模型,編寫了計算程序,能分段計算每流程的熱力性能。在同樣條件下,通過與常規(guī)板式冷凝器的實驗數(shù)據(jù)對比,計算誤差在±25%之內(nèi)。然后,對變波紋高度分液板式冷凝器進行了研究,探討了不同的流程長度和波紋高度對性能評價指標(biāo)(PEC)和?效率的影響。在第一流程制冷劑質(zhì)量流速和第二流程相等情況下,最佳結(jié)構(gòu)為第二流程長度比(PLR_2)為0.4和第二流程波紋高度比(CAR_2)為0.72,并進一步對其變工況性能進行研究。在進口質(zhì)量流量為0.045-0.009kg/s和進口干度為0.7-1的情況下,其PEC值都大于1;且換熱量和?效率分別比相同換熱面積的常規(guī)板式冷凝器的高2.2%-4.9%和0.8%-7.4%。其次,對變板片寬度分液板式冷凝器進行了研究,研究了分液效率的影響,發(fā)現(xiàn)分液效率越高,其綜合性能越好。變工況運行表明:當(dāng)分液效率為100%,質(zhì)量流量為0.08-0.12 kg/s時,其懲罰因子(PF)和?損比相同換熱面積的非分液板式冷凝器分別降低14.6%和2.6%-6.1%;當(dāng)質(zhì)量流量為0.1 kg/s且平均干度大于0.45時,其?損也小于非分液板式冷凝器。最后,將變波紋高度分液板式冷凝器應(yīng)用于熱泵系統(tǒng)中,以R134A為工質(zhì)建立了數(shù)學(xué)模型,以熱泵系統(tǒng)的COP為目標(biāo),優(yōu)化分液板式冷凝器的結(jié)構(gòu)。最佳結(jié)構(gòu)分液冷凝熱泵系統(tǒng)COP和制熱量比常規(guī)熱泵系統(tǒng)都提高3.5%;相同工況和COP下,分液冷凝熱泵系統(tǒng)比普通熱泵系統(tǒng)的冷凝器換熱面積減少18.2%。在蒸發(fā)溫度為3-10 ~oC時,分液冷凝熱泵系統(tǒng)的COP和過冷度比常規(guī)熱泵系統(tǒng)的分別提高了2.3%-6.9%和2.6-7.2 ~oC。綜合上述結(jié)果表明,兩種分液板式冷凝器的整體熱力性能明顯優(yōu)于兩者對應(yīng)的常規(guī)板式冷凝器和非分液板式冷凝器,熱泵系統(tǒng)應(yīng)用分液板式冷凝器后可獲得更高COP和更大制熱量。本文的研究為板式冷凝器的發(fā)展提供新的思路,既有學(xué)術(shù)價值,又有工程應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK172
【圖文】：

第一章 緒論究背景及意義換熱器具有傳熱系數(shù)高、傳熱溫差小、結(jié)構(gòu)緊湊、清洗方便等優(yōu)來越廣泛并有良好發(fā)展前景。當(dāng)前板式換熱器的占了市場份額 換熱器[4]。板式換熱器按連接方式可以分為：可拆式板式換熱熱器[6]和半焊式板式換熱器�？刹鹗桨迨綋Q熱器可以根據(jù)換熱量積，也便于檢查和清洗板片，缺點是僅僅靠密封墊片完成密封，工作環(huán)境使用。全焊式板式換熱器用焊縫取代了密封墊片，能在工作，但破損后無法修復(fù)。半焊式板式換熱器是一邊工質(zhì)流道是流道是密封墊片連接，具有可拆式板式換熱器的方便拆卸，也有較高工作壓力的特點。

氣態(tài)制冷劑發(fā)生偏轉(zhuǎn)后進入下一流程繼續(xù)冷凝，干度增分段計算方法，用經(jīng)典冷凝傳熱和壓降關(guān)聯(lián)式編寫程序，計數(shù)和壓降，研究表明不同管程布置的分液冷凝器的制冷劑均懲罰因子（Penalty Factor, PF）作為評判標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化多流程分性能優(yōu)于同樣換熱面積的蛇形冷凝器。Hua[37]等人采用多個擦壓降經(jīng)驗?zāi)Ｐ途帉懹嬎愠绦�，并與實驗數(shù)據(jù)對比，大部分差在±30%以內(nèi)。Zhong[38-39]等人研究表明，分液冷凝器的壓.1%-81.4%，為平行流冷凝器的 57.5%-64.6%；雙排微通道分液比雙排微通道冷凝器提高 3.3%-14.4%，壓降僅為雙排微通1%，選用最小熵增數(shù)作為評判因子，雙排微通道分液冷凝器表天明[40]等人研究表明分液冷凝器的熱力性能與分液效率成正度為 0.75-1 時，平均傳熱系數(shù)增加 3.1%-5.6%，并且壓降減少 ak[41]指出分液冷凝器具有更高冷凝速率和更低的制冷劑出口溫

式冷凝器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計及其熱力性能進行計算。本章首先介紹的工作原理和兩種結(jié)構(gòu)的分液板式冷凝器，然后采用板式冷凝器熱系數(shù)和壓降的經(jīng)驗公式，建立通用數(shù)學(xué)模型，并用 Matlab 軟件熱力性能計算程序，可對不同結(jié)構(gòu)的分液板式冷凝器的熱力性能進液板式冷凝器的結(jié)構(gòu)及工作原理質(zhì)在垂直板片間冷凝時，冷凝液受重力作用而不斷累積，越靠近度就越大。如圖 2-1 (a)所示，液膜的導(dǎo)熱系數(shù)較小，成為氣態(tài)制主要熱阻。如果減薄板片底端的液膜厚度，可提高底端的傳熱系板式冷凝器的熱力性能。采用分液冷凝技術(shù)，將冷凝液從板片中的冷凝液膜厚度，如圖 2-1 (b)所示。液膜厚度減少有助于傳熱熱提高，同時工質(zhì)的質(zhì)量流量減小，有利于壓降降低。通過合理調(diào)干度來增強傳熱系數(shù)或降低壓降，實現(xiàn)分液板式冷凝器較優(yōu)的熱

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本文編號：2769720