混聯(lián)式冷凝器的可視化研究與傳熱分析.pdf

1、熱交換器包括冷凝器，蒸發(fā)器，暖風(fēng)芯體，等。熱交換器在航空航天，石油化工，車輛船舶，能源動力，食品環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。全球范圍內(nèi)環(huán)保教育的日益普及和能源危機(jī)意識的日趨高漲，促使強(qiáng)化傳熱技術(shù)的科學(xué)研究不斷深化，熱交換器的設(shè)計(jì)制造正朝著更加經(jīng)濟(jì)省材，輕巧節(jié)能，高效緊湊的方向快速發(fā)展。鋁材料的微孔管開窗翅片換熱器，簡稱微孔管換熱器，就是在這樣的需求下應(yīng)運(yùn)而生。鋁材料的引進(jìn)改變了傳統(tǒng)銅管熱交換器在重量和體積等方面的不足，使換熱器的換熱效率得

2、到急劇提高。微孔管平行流(microchannel tube parallelflow， or，PF)冷凝器是這一銅轉(zhuǎn)鋁，低效體重轉(zhuǎn)高效緊湊的先驅(qū)。
　　 近年來有關(guān)微孔管平行流(microchannel tube parallel flow， or，PF)冷凝器的兩相流傳熱現(xiàn)象已得到國內(nèi)外研究人員的極大的重視，相關(guān)的理論與實(shí)驗(yàn)研究可見于諸多文獻(xiàn)。就應(yīng)用方面而言，PF冷凝器己成功替代了管片式冷凝器，成為了汽車空調(diào)冷凝器的標(biāo)準(zhǔn)配備

3、。隨著全球范圍內(nèi)能源及原材料價(jià)格的不斷攀升，各國政府致力于加速推動節(jié)能減排有關(guān)的法律法規(guī)的設(shè)立與完善，微孔管冷凝器技術(shù)正在逐步向家用及商用制冷空調(diào)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。因此，對微孔管平行流(PF)冷凝器的強(qiáng)化傳熱和優(yōu)化設(shè)計(jì)也在不斷的展開。
　　 本文提出了一種與現(xiàn)有車用空調(diào)平行流(PF)冷凝器不同的新型混聯(lián)式(MPP)微孔管冷凝器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。制冷劑流體分流器被引入以保證相鄰的流道之間的流體為平行流動。在一模擬車用空調(diào)系統(tǒng)中對其進(jìn)行了兩相

4、流可視化和傳熱性能分析。MPP混聯(lián)式冷凝器的提出，意在研究和開發(fā)一種設(shè)計(jì)更加優(yōu)化和傳熱效率更高的冷凝器，以滿足發(fā)展的需要。
　　 MPP混聯(lián)式冷凝器中將傳統(tǒng)平行流(PF)冷凝器位于集流管中形成流動流道的“隔板”變成了“分流器(孔)”?！胺至髌?孔)”概念的引入把傳統(tǒng)平行流(PF)冷凝器上僅作為流動通道和結(jié)構(gòu)件的集流管功能提升到流動分配和控制中心的層面。通過對空調(diào)制冷系統(tǒng)內(nèi)MPP混聯(lián)式冷凝器的兩相流流動與傳熱分析，作者提出了一種強(qiáng)

5、化凝結(jié)傳熱的兩相流區(qū)增大技術(shù)。該技術(shù)可以提高冷凝器的整體傳熱性能，降低制冷劑的流動阻力，為設(shè)計(jì)更輕，更緊湊的車用空調(diào)冷凝器提供了一種新的途徑。
　　 在針對混聯(lián)式(MPP)冷凝器中強(qiáng)化凝結(jié)傳熱的兩相流區(qū)增大技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，選用相同尺寸，相同冷凝管數(shù)的平行流(PF)冷凝器為對比樣件，通過高速攝影可視化試驗(yàn)以及標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)系統(tǒng)性能測試方法，對采用不同尺寸和數(shù)量的分流器(孔)，同等流道數(shù)下每一流道不同的制冷劑管數(shù)，不同流道布置

6、的混聯(lián)式冷凝器在不同熱負(fù)荷下的傳熱性能，質(zhì)量流量以及壓力差變化等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析與評價(jià)?？梢暬治霰砻?，在MPP混聯(lián)式冷凝器中，經(jīng)過分流器(孔)的類似于“蒸氣噴射流”的過熱蒸氣與主流道中的氣液兩相流在集流管中經(jīng)強(qiáng)烈擾動混合后，改善了進(jìn)入下一冷卻流道的兩相流質(zhì)量分布的均勻性。從強(qiáng)化傳熱的角度來分析，它增強(qiáng)了冷凝器的總體傳熱性能。
　　 通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分流器(孔)尺寸的大小，在保持總體冷凝管數(shù)相同的情況下不同的流道數(shù)布置，在保持流道數(shù)

7、相同的情況下每一流道中冷凝管數(shù)的不同布置，熱負(fù)荷的強(qiáng)弱等，都會影響混聯(lián)式(MPP)冷凝器的凝結(jié)強(qiáng)化傳熱，質(zhì)量流量，以及流動壓力降。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明，4流道MPP混聯(lián)式冷凝器的傳熱性能同比PF冷凝器可提高達(dá)9.6％。同時，系統(tǒng)中的制冷劑質(zhì)量流量提高達(dá)13.43％。而6流道的MPP混聯(lián)式冷凝器的傳熱性能在大多數(shù)設(shè)計(jì)工況下也比PF冷凝器高出3％到5.5％。系統(tǒng)中的制冷劑質(zhì)量流量和壓力降也有得到2％到8％的改善。
　　 需要