新型翅片管式制冷換熱器節(jié)能問題研究.pdf

1、翅片管式制冷換熱器在越來越多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，涉及到日常冷藏存儲過程、空調(diào)制冷過程及其工業(yè)、軍事領(lǐng)域等生產(chǎn)生活的方方面面，其承擔(dān)的節(jié)能減排任務(wù)比重上升。換熱器一般應(yīng)用于高能耗、高耗材的場所，在目前能源危機(jī)和節(jié)能減排的大背景下，其節(jié)能性研究越來越受重視。本文針對在日常制冷過程中經(jīng)常使用的“翅片管式制冷換熱器”為研究對象，在當(dāng)前新片型開發(fā)、試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，針對其結(jié)霜工況的工作特性，開展了新片型的優(yōu)化、設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究工作。旨在研發(fā)可以在整個

2、制冷周期內(nèi)維持較高換熱效果的新型翅片管式制冷換熱器，并對所研究的片型進(jìn)行樣件加工和試驗(yàn)研究等工作。
　　首先，從數(shù)值模型的選擇出發(fā)，針對翅片管式制冷換熱器建立了準(zhǔn)確度更高的三維數(shù)值模型。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值求解手段的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在計(jì)算效率和精度方面獲得了長足的進(jìn)步。本文以Fluent軟件為工具，建立了“開孔型”翅片的三維數(shù)值求解模型，并對影響流動和換熱的邊界層區(qū)域進(jìn)行了分析，確定了本文三維求解過程中“近壁區(qū)域”的網(wǎng)格劃分和求

3、解方法。將平翅片和對稱開孔型翅片的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，確定了本文模擬方法的準(zhǔn)確性。以此確立了全文數(shù)值求解方面的模擬方法。
　　其次，將“正交試驗(yàn)方法”引入翅片管式制冷換熱器的數(shù)值模擬優(yōu)化研究中。正交試驗(yàn)可以高效的解決多因素、多水平條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。本文針對開孔型翅片的關(guān)鍵性參數(shù)：孔型（圓孔、橢圓孔、三角孔）、開孔位置參數(shù)（孔間距、孔管距）、孔徑、片型（平片），在不同水平內(nèi)進(jìn)行了數(shù)值模擬正交試驗(yàn)。以此找到了三種孔型下的換

4、熱和流阻特性，找出了各自的“最佳設(shè)計(jì)組合”。正交試驗(yàn)結(jié)果分析表明：橢圓孔的強(qiáng)化換熱效果最好，而三角孔的強(qiáng)化換熱效果不明顯。在此基礎(chǔ)上，對開孔型翅片的強(qiáng)化換熱機(jī)理進(jìn)行了本質(zhì)分析。本部分的結(jié)論奠定了新片型設(shè)計(jì)開發(fā)的基礎(chǔ)。
　　最后，設(shè)計(jì)了三種新型翅片管式制冷換熱器：圓形開孔型翅片（SK-C-6型）、對稱橢圓孔型翅片（SK-E-A型）和正交橢圓孔型翅片（SK-E-B型）。利用風(fēng)洞制冷試驗(yàn)臺進(jìn)行了嚴(yán)格的對比性試驗(yàn)研究。從制冷量、壓縮機(jī) C

5、OP、平均翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和蒸發(fā)器阻力四個方面分別對其流阻和換熱特性進(jìn)行了分析、評價(jià)。
　　試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了模擬結(jié)果具有很高的指導(dǎo)價(jià)值，此外，本文的研究方法及思路對于同類型換熱設(shè)備研發(fā)工作具有很好的借鑒作用和參考價(jià)值。對比試驗(yàn)結(jié)果表明：①在單位面積制冷量方面，SK-E-A型翅片和SK-E-B型翅片的單位面積制冷量最高；SK-E-A型翅片較PF型翅片平均提高了37.8％，較SK-C-6型翅片提高了6.88%。單位面積制冷量進(jìn)一步提高是

6、由于PF型翅片的換熱面積是四種片型中最大的。②在翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)上，SK-C-6型翅片的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較PF型翅片提高69.9%；SK-E-A型和SK-E-B型翅片的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較SK-C-6型翅片，分別平均增加16.14%、21.17%；在兩種橢圓開孔翅片中，SK-E-B型翅片在高風(fēng)速下其強(qiáng)化換熱性能更加明顯。③蒸發(fā)器在不同風(fēng)速下的流動阻力值，與 PF片比較，SK-C-6型翅片降低32.1%-18.5%，平均降低28.8%，降幅