汽液分離式空冷冷凝器的性能研究.pdf

1、強化管內冷凝傳熱的技術很多，工業(yè)上通常采用強化管來提高冷凝傳熱系數(shù)。然而，強化管提高傳熱系數(shù)的同時，也造成了流動阻力的增大，從而導致冷凝強化傳熱的綜合性能不太理想。汽液分離式空冷冷凝器是一種新型冷凝器，其冷凝區(qū)外形結構酷似平行流冷凝器，但在聯(lián)箱內設置了特殊設計的能及時排出冷凝液的汽液分離隔板，提高進入下一個流程的工質干度，從而達到強化傳熱、降低流阻以及流量均勻分配的目的。
　　 本文研發(fā)出一款空冷式汽液分離式冷凝器，并以HFC1

2、34a為工質對這種新型冷凝器進行了實驗研究。在進口干度0.97和飽和溫度45℃下，分別考察了質量流量364～644 kg·m-2·s-1以及熱流密度4.7～8.1 kW·m-2對管內傳熱系數(shù)及壓降的影響。研究結果表明，在控制進口干度的情況下，汽液分離式冷凝器的冷凝傳熱系數(shù)和摩擦阻力壓降均隨著質量流速的增大而增大，隨著熱流密度的增加而減小。通過對實驗數(shù)據回歸分析，建立了汽液分離式冷凝器的傳熱與壓降經驗關聯(lián)式。
　　 采用經典的傳熱

3、及壓降經驗關聯(lián)式，理論計算了與汽液分離式冷凝器相同管內換熱面積的蛇形冷凝器和平行流冷凝器的管內換熱系數(shù)和壓降。與汽液分離式冷凝器的結果相比，在低質量流速下汽液分離式冷凝器的傳熱系數(shù)低于兩者，但在高流速下高于兩者。汽液分離式冷凝器的兩端壓降在所計算工況下都低于其他兩個冷凝器。采用PF懲罰因子得到綜合性能的評價結果：當熱流密度4.7～6.4 kW·m-2、質量流速為364～644 kg.m-2·s-1。時，汽液分離式冷凝器的PF值較蛇形降低

4、了3.3％～31.2％。當熱流密度4.7～6.4 kW·m-2、質量流速420～644 kg·m-2·s-1時，汽液分離式冷凝器的PF值較平行流降低了3％～43.6％。
　　 將上述三種具有相同換熱面積的冷凝器重新設計并放置于同一個HCFC22制冷系統(tǒng)中進行了系統(tǒng)實驗研究。在標準焓差實驗室中對其性能進行測試，在保持蒸發(fā)器側工況(干濕球溫度為27℃/19℃)不變的情況下，逐一改變冷凝器側進口空氣干球溫度29～41℃。研究結果表明，

5、汽液分離式冷凝器系統(tǒng)性能優(yōu)于蛇形、平行流冷凝器系統(tǒng)。在實驗研究的工況范圍內，與使用蛇形冷凝器和平行流冷凝器相比，汽液分離式冷凝器使系統(tǒng)的能效比(COP)分別了提高5.47％～7.33％和5.87％～6.88％，使炯效率也分別提高了6.89％～9.13％和6.89％～8.71％。
　　 通過汽液分離式冷凝器對工質適應性應用研究發(fā)現(xiàn)：一個熱力性能優(yōu)良的HCFC22汽液分離式冷凝器不適合HFC410A，其在氣液分離與流量均勻分配方面均