空调用翅片管式蒸发器的模拟与分析

建立R410A翅片管式蒸发器的稳态分布参数模型,分析制冷剂侧换热、压降、温度和干度沿流程的分布情况,并讨论风量、制冷剂流量及翅片管结构形式对蒸发器换热和流动性能的影响,为翅片管式蒸发器的设计和性能优化提供理论依据。     

风速对不同流程数CO2蒸发器性能的影响

为研究迎面风速对不同流路数CO₂翅片管蒸发器性能的影响,本文建立分布参数模型对蒸发温度为-25℃,风速为0.5～4 m/s条件下5种流路数CO₂翅片管蒸发器的制冷剂压降、换热量、温度分布及传热系数的变化进行分析,并通过实验验证了蒸发器模型的可靠性。蒸发器模型的换热量、制冷剂压降和风侧压降等参数模拟值与相同工况下实验值的误差均在±4%以内。结果表明:同一流路数蒸发器的换热量、制冷剂压降及传热系数均随风速的增大而增大,而其涨幅随风速增大而减小,综合考虑换热效果和能耗可得最佳风速范围为2.5～3.5 m/s;在一定风速条件下,蒸发器设计时在合理范围内选择较多流路数可有效提升蒸发器换热性能并增强换热均匀性,本次实验中24流路蒸发器为最佳设计方案。     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

汽车空调冷凝器性能模拟与试验研究

建立了R134a平行流式和管带式冷凝器的稳态分布参数模型,分析对比了两种冷凝器制冷剂侧换热和压降沿流程的变化情况,讨论了迎面风速和环境温度变化对两种冷凝器换热和流动性能的影响;模拟和试验结果表明,平行流式冷凝器换热能力较管带式提高约30%,而制冷剂侧压降是管带式的20%～30%。模拟结果为汽车空调冷凝器的设计和优化提供依据。     

翅片管式CO2气体冷却器模拟与优化

为了研究CO2在翅片管式气体冷却器内的流动特性,建立了稳态分布参数模型,并进行了实验验证。结果表明:CO2侧换热系数受入口压力和质量流量的影响较大,但入口温度对其影响很小。换热量随着入口压力的变化有一个最大值;且随着流量的增大,最大换热量所对应的入口压力值逐渐增大。压降和换热量均随入口温度的增加而线性增加。适当增加管程数,采用较小管径的气冷器性能更高。     

基于NSGA-III算法的小管径翅片管式蒸发器高维多目标优化

以稳态分布参数法和NSGA-III算法为基础，提出一种翅片管式蒸发器结构参数与流路参数混合寻优的方法，并依此展开小管径蒸发器结构和流路参数的影响分析与流路的高维多目标设计优化。建立的小管径翅片管式蒸发器模型与实测数据的误差在4%以内，可以较好地用于小管径翅片管式蒸发器的计算。基于该模型进一步建立以结构参数与流路参数为自变量，换热量、制冷剂侧压降、空气侧压降以及成本为因变量的神经网络模型，并利用NSGA-III算法对模型进行优化求解，得到小管径翅片管式蒸发器在一定的结构参数变化范围内的最优结构参数及最佳流路。研究结果显示：管外径对小管径翅片管式蒸发器的换热量、制冷剂侧压降以及成本的影响程度最大；翅片间距对小管径翅片管式蒸发器的空气侧压降影响程度最大；翅片厚度对换热量、制冷剂侧压降、空气侧压降以及成本的影响程度均最小；流路主要影响蒸发器的换热量及制冷剂侧压降；制冷剂流路为二支路、三支路和四支路时，模型可输出综合性能最优的结构及流路特征。     

间歇运行对翅片管式蒸发器长效特性的影响

研究了翅片管式蒸发器在空调器长期运行中,由于间歇运行对于其换热和空气侧压降的影响。实验对象为一个铝翅片铜管换热器和一个铜管铜翅片换热器。实验表明,经过多次间歇运行后,蒸发器的换热系数明显下降,空气侧压降有所增大,铜翅片铜管换热器的长效换热特性强于铝翅片铜管换热器,两者的长效压降特性相当。     

R290空气源热泵蒸发器换热性能分析

利用软件EVAP-COND对采用制冷剂R290的空气源热泵翅片管式蒸发器进行仿真模拟,通过改变制冷剂质量流量和蒸发器进口风量对机组制冷量、压降等进行比较分析。结果表明:制冷量、总传热系数、管路压降随制冷剂质量流量增大而增大,但制冷量增幅逐渐减小;最佳制冷效果下的制冷剂质量流量和风量分别在120 kg/h和25 m~3/min左右;制冷剂质量流量不变时,风量变化对蒸发器制冷剂侧总压降影响不大。     

微通道蒸发器的传热性能实验研究

采用实验的手段,探究了制冷剂侧流速改变(雷诺数)对微通道蒸发器流量分配、压降、传热系数以及制冷剂侧换热特性(努塞尔数)的影响。研究表明:随着制冷剂侧流量的增加,微通道蒸发器第一流程制冷剂的流量分配变得更加均匀,进出口的压降随之增大,传热系数及制冷剂侧努塞尔数也逐渐增大,换热效果不断增强。     

汽车空调层叠式与管带式蒸发器性能模拟分析比较

运用数值模拟的方法，在空调工况范围内，对汽车空调层叠式蒸发器的换热和压降特性与管带式蒸发器进行模拟分析和比较。结果表明，层叠式蒸发器的传热和流动性能都优于管带式蒸发器，换热量提高15％左右，而压降却降低50％左右，并且由于层叠式蒸发器紧凑的结构特点，在较大的制冷剂流量下性能会表现的更为优越。     

Frost formation on fin-and-tube heat exchangers. Part I—Modeling of frost formation on fin-and-tube heat exchangers

In this study, the heat and mass transfer characteristics of heat exchangers during frost formation process are analyzed numerically. Unsteady heat and mass transfer coefficients of the air side, heat transfer coefficient of the refrigerant side, air-frost layer interface temperature, the surface efficiency of the heat exchanger and the mass flow rate of the frost accumulated on the heat exchanger surface are calculated. The total conductivity (UA) and pressure drop of the heat exchanger are reported for different air inlet temperature, relative humidity, air mass flow rate and the refrigerant temperature.     

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。     

水平内螺纹管内R410A流动凝结换热的实验研究

本文实验研究了R410A在水平内螺纹管内的流动凝结换热特性,分析了水力工况、测试管结构参数对管内制冷剂侧表面传热系数、压降的影响。结果表明:表面传热系数、压降均随着质量流速的增加、冷凝温度的降低而增大;虽然表面传热系数随着测试水Re的增加而减小,但测试水Re对压降的影响很小。利用单位压降表面传热系数对换热进行综合性能评价时发现,单位压降表面传热系数随着质量流速的增加而减小,随着冷凝温度的增大而增大。将实验数据与经典关联式的预测值进行对比,对于光滑管,除了Akers et al.关联式低估了实验数据,Shah关联式与Thome et al.关联式均高估了实验数据,并且Thome et al.关联式表现出最高的预测精度。而对于内螺纹强化管,Cavallini et al.关联式展现出最高的预测精度,而Koyama et al.关联式与Miyara et al.关联式均低估了实验数据。     

Refrigerant R134a vaporisation heat transfer and pressure drop inside a small brazed plate heat exchanger

This paper presents the experimental heat transfer coefficients and pressure drop measured during refrigerant R134a vaporisation inside a small brazed plate heat exchanger (BPHE): the effects of heat flux, refrigerant mass flux, saturation temperature and outlet conditions are investigated. The BPHE tested consists of 10 plates, 72 mm in width and 310 mm in length, which present a macro-scale herringbone corrugation with an inclination angle of 65° and corrugation amplitude of 2 mm.The experimental results are reported in terms of refrigerant side heat transfer coefficients and frictional pressure drop. The heat transfer coefficients show great sensitivity both to heat flux and outlet conditions and weak sensitivity to saturation temperature. The frictional pressure drop shows a linear dependence on the kinetic energy per unit volume of the refrigerant flow.The experimental heat transfer coefficients are also compared with two well-known correlations for nucleate pool boiling and a correlation for frictional pressure drop is proposed.     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

新型组合翅片换热器数值研究

通过对传统多排管翅式换热器的研究分析,提出第1排为平片且后部为开缝翅片的新型组合翅片换热器,并对传统和新型组合翅片2种形式换热器内的空气流动和换热进行数值分析。结果表明,新型组合翅片换热器的综合换热性能比传统翅片的提升5％～8％。