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混聯(lián)式冷凝器的可視化研究與傳熱分析.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

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(chē)輛船舶,能源動(dòng)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(shí)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(kāi)窗翅片換熱器,簡(jiǎn)稱(chēng)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(lái)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(guó)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(jiàn)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(chē)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(guó)政府致力于加速推動(dòng)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(duì)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(kāi)。
   本文提出了一種與現(xiàn)有車(chē)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(dòng)。在一模擬車(chē)用空調(diào)系統(tǒng)中對(duì)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(kāi)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(dòng)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(dòng)通道和結(jié)構(gòu)件的集流管功能提升到流動(dòng)分配和控制中心的層面。通過(guò)對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)內(nèi)MPP混聯(lián)式冷凝器的兩相流流動(dòng)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(dòng)阻力,為設(shè)計(jì)更輕,更緊湊的車(chē)用空調(diào)冷凝器提供了一種新的途徑。
   在針對(duì)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(duì)比樣件,通過(guò)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(cè)試方法,對(duì)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(píng)價(jià)??梢暬治霰砻?,在MPP混聯(lián)式冷凝器中,經(jīng)過(guò)分流器(孔)的類(lèi)似于“蒸氣噴射流”的過(guò)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(dòng)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(lái)分析,它增強(qiáng)了冷凝器的總體傳熱性能。
   通過(guò)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(huì)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(dòng)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(shí),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。
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