能源問題越來越得到重視,換熱器作為制冷空調(diào)領(lǐng)域重要的熱交換設(shè)備,其節(jié)能優(yōu)化設(shè)計也得到了廣泛的關(guān)注和研究,強化換熱是換熱器優(yōu)化研究的一個重要方向。微通道換熱器作為一種高效、緊湊型換熱器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于能源與動力、石油化工、航空航天、制冷空調(diào)等各個行業(yè)中。本文針對微通道換熱器在蒸發(fā)器及熱泵應(yīng)用上的不足,開發(fā)了新的翅片結(jié)構(gòu)并對翅片結(jié)構(gòu)做出優(yōu)化,并通過實驗驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。同時用仿真模擬與實驗相結(jié)合的方法擬合了新翅片的設(shè)計計算關(guān)聯(lián)式,并將其嵌入設(shè)計計算軟件,最終開發(fā)出針對微通道換熱器的三維參數(shù)化設(shè)計平臺,將設(shè)計計算與零部件選型和出圖整合在一起,大大提高了工作效率。本論文主要工作內(nèi)容如下:(1)設(shè)計搭建了微通道換熱器的風(fēng)洞單體試驗臺用以研究翅片的傳熱及壓降特性,介紹了實驗臺的基本構(gòu)成、實驗設(shè)備、實驗儀表及實驗操作過程。在此試驗臺上對不同翅片類型及翅片間距的換熱器進行了大量的實驗研究,得到了翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)對空氣側(cè)流動換熱的影響趨勢。同時根據(jù)實驗結(jié)果矯正了模擬計算的初始條件及計算結(jié)構(gòu),驗證了模擬計算的可靠性。利用矯正后的模擬結(jié)果擬合出關(guān)于不同翅片的傳熱因子j和摩擦因子f的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。(2)將插片式換熱器應(yīng)用于R32系統(tǒng)的熱泵空調(diào),通過實驗與管片式換熱器對比,旨在對插片式微通道換熱器應(yīng)用于熱泵系統(tǒng)時的特點做出初步探討。在換熱器尺寸及運行條件相同的前提下分別對16系列和20系列兩套不同換熱器設(shè)計方案進行實驗,以年平均換熱量和APF作為綜合評價指標(biāo)。結(jié)果表明:20系列插片式換熱器制冷劑充注量比管片式換熱器降低了25%,年平均換熱量提高了1.5%,全年APF提升了0.3%;16系列的插片式換熱器年平均換熱量提高了2.5%,APF提升了3.2%。進一步對翅片結(jié)構(gòu)以及布管方式進行合理優(yōu)化后,結(jié)霜工況下平均換熱量也由管片式的78.6%提升到了95.06%。說明插片式換熱器有應(yīng)用于熱泵系統(tǒng)的可行性和優(yōu)勢,具有一定的開發(fā)前景(3)搭建微通道換熱器三維參數(shù)化設(shè)計平臺,將換熱器設(shè)計計算與模型建立、工程圖的生成關(guān)聯(lián)起來。規(guī)范繪圖流程,建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫,利用C#語言對SolidWorks軟件進行二次開發(fā),縮短換熱器設(shè)計周期,提高工作效率,實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計。
【學(xué)位單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK172
【部分圖文】：

俊５鄲捎謨行Я鞫徼ざ仍黽櫻囔顧鷚不嵊興馀齟�。�?3.1 百葉窗翅片空氣流態(tài)示意圖3.1 插片式翅片的結(jié)構(gòu)參數(shù)翅片表面開窗有利于強化換熱，但是平片設(shè)計有利于排水化霜，為了解決微通道換熱器在濕工況下排水不暢的問題，插片式翅片結(jié)合了平直翅片和開窗片的結(jié)構(gòu)特性，兼顧了換熱和排水的性能。目前市場上較為主流的插片式翅片結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：D 系模型。這種翅片結(jié)構(gòu)主要由凹槽和開窗組成，通過前端開窗增強翅片整體的換熱性能，尾槽排水，中后部的凹槽凸起結(jié)構(gòu)則兼顧了支撐結(jié)構(gòu)和氣流擾動進一步強化換熱的作用。圖3.2 D 型翅片結(jié)構(gòu)示意圖

圖 3.1 百葉窗翅片空氣流態(tài)示意圖片式翅片的結(jié)構(gòu)參數(shù)翅片表面開窗有利于強化換熱，但是平片設(shè)計有利于排水化霜，為了解決微通濕工況下排水不暢的問題，插片式翅片結(jié)合了平直翅片和開窗片的結(jié)構(gòu)特性，和排水的性能。目前市場上較為主流的插片式翅片結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：D 系模型。這種翅片結(jié)構(gòu)主要由凹槽和開窗組成，通過前端開窗增強翅片整體，尾槽排水，中后部的凹槽凸起結(jié)構(gòu)則兼顧了支撐結(jié)構(gòu)和氣流擾動進一步強化。

0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.13 1.3 0.7圖 3.3 D 型翅片進風(fēng)方向示意圖模型結(jié)構(gòu)。在 D 系列模型的基礎(chǔ)上對減少了對性能影響較小的尾部中的工藝難度，降低了成本。同時改變了進風(fēng)方向，有利于提高翅，同時沒有了凹槽的阻隔也加速了結(jié)霜工況下化霜水的排出。

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