蒸發(fā)器內(nèi)置毛細(xì)管開孔特性對蒸發(fā)器換熱的影響.pdf

1、換熱器因應(yīng)用廣泛而備受關(guān)注。關(guān)于強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究，一直都是個(gè)熱點(diǎn)問題。本文主要基于場協(xié)同強(qiáng)化原理，并結(jié)合射流沖擊的換熱特點(diǎn)對常規(guī)毛細(xì)節(jié)流制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出一種新型的換熱器裝置。該換熱器裝置是將開孔毛細(xì)管內(nèi)置到蒸發(fā)管中，使得制冷劑R134a在節(jié)流后直接從毛細(xì)管沿軸向的不同孔口處沖擊到蒸發(fā)管的內(nèi)壁上蒸發(fā)換熱，該沖擊過程中由于速度場與溫度梯度方向的協(xié)同性最大而具有顯著的強(qiáng)化換熱效果。本文主要從模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面分析，來研究蒸發(fā)器內(nèi)置毛細(xì)

2、管的開孔特性對蒸發(fā)器換熱以及整個(gè)制冷系統(tǒng)的影響。
　　首先是采用COMSOL4.4軟件對射流沖擊過程進(jìn)行數(shù)值模擬，對內(nèi)置毛細(xì)管進(jìn)口速度、開孔直徑等對換熱的影響進(jìn)行分析，以作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究制定具體方案的參考。然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，其中包括兩次可視化實(shí)驗(yàn)和一次銅管換熱器實(shí)驗(yàn)，三次實(shí)驗(yàn)都分別在0MPa和0.08MPa的回氣壓力下進(jìn)行，并同時(shí)以常規(guī)毛細(xì)節(jié)流系統(tǒng)作對比實(shí)驗(yàn)。通過對比分析相應(yīng)冷凝壓力的變化，蒸發(fā)管表面的溫度場分布，蒸發(fā)器出口溫度、

3、壓縮機(jī)吸排氣溫度、冷凝器進(jìn)出口溫度以及供液溫度的變化，壓縮機(jī)耗功大小等，總結(jié)出內(nèi)置毛細(xì)管開孔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及開孔特性所產(chǎn)生的影響。通過對孔間距不同、孔徑不一的三次開孔實(shí)驗(yàn)做對比研究，并記錄分析實(shí)驗(yàn)中換熱管表面的紅外熱像圖和高速攝像圖，得到以下結(jié)論：
　?。?）可視化實(shí)驗(yàn)由于采用了直徑大、導(dǎo)熱系數(shù)小的化工玻璃管作為蒸發(fā)管，其供液溫度主要取決于供液前閃發(fā)氣體量的影響，而毛細(xì)實(shí)驗(yàn)因節(jié)流壓降大產(chǎn)生閃發(fā)氣體多而具有較低的供液溫度；

4、　?。?）開孔實(shí)驗(yàn)中蒸發(fā)管表面的溫度場以及其它溫度測點(diǎn)和壓力測點(diǎn)都比較穩(wěn)定，而常規(guī)毛細(xì)實(shí)驗(yàn)中各測點(diǎn)由于毛細(xì)管節(jié)流的流量調(diào)節(jié)能力差而存在較大的波動(dòng)；
　?。?）在蒸發(fā)壓力和換熱面積相同的條件下，毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的冷凝壓力常常要比開孔實(shí)驗(yàn)的大很多，這說明開孔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能系數(shù)要比毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的大；
　　（4）在蒸發(fā)壓力和換熱面積相同的條件下，可認(rèn)為開孔實(shí)驗(yàn)和毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的制冷量也相同，但開孔實(shí)驗(yàn)中的制冷劑充注量一般要比毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的少50％以上，這

5、是由于開孔實(shí)驗(yàn)中的換熱效率更高、同樣換熱條件下需要更少的制冷劑充注量；
　　（5）與毛細(xì)實(shí)驗(yàn)相比，開孔實(shí)驗(yàn)因制冷劑充注量少，流經(jīng)壓縮機(jī)后帶走的熱量也少，在同樣的冷凝器中換熱后產(chǎn)生的進(jìn)出口溫差較大，也即開孔實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的的冷凝效果顯著；
　　（6）常規(guī)毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的回氣管路中多有回液存在，增加了功耗而沒能有效制冷，開孔實(shí)驗(yàn)中的回氣管路則無回液產(chǎn)生；
　?。?）制冷量相同時(shí)，毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的壓縮機(jī)功耗要比開孔實(shí)驗(yàn)中的高6.2%-9.1%

6、，可見開孔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的效率確實(shí)比常規(guī)毛細(xì)實(shí)驗(yàn)的高；
　?。?）開孔實(shí)驗(yàn)中孔間距過小和孔徑過大會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管中產(chǎn)生較多的殘液，孔間距過大或孔徑過小則又使得換熱管表面溫度分布不均勻；研究結(jié)果表明，以孔徑在Φ0.5mm~Φ0.8mm之間、孔間距在8cm~12cm之間為宜，該范圍內(nèi)孔徑大小和孔間距對蒸發(fā)管表面溫度場的影響很?。?br>　?。?）通過對數(shù)值模擬、換熱過程中的紅外熱像圖以及高速攝像圖分析發(fā)現(xiàn)，開孔實(shí)驗(yàn)因?yàn)樵诙嗵幧淞鳑_擊供液，并且射