大型砖冰机制冰槽的流场分析与设计优化

发布时间：2017-11-17 22:27

本文关键词：大型砖冰机制冰槽的流场分析与设计优化

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【摘要】：大型砖冰机是一种利用盐水间接制冰装置,是农业、渔业用冰的主要制冰设备,但存在制冷效率低,能耗较大等缺点。本论文以某设备厂日产10吨大型砖冰机为研究对象,采用CFD数值模拟方法研究制冰桶的排列方式、截面结构形式、制冰池分集水室的结构形式和蒸发器的折流挡板等因素对砖冰机制冰槽盐水流场的影响,通过分析制冰池内盐水速度场、温度场和压力场,为砖冰机制冰池结构设计优化提供理论依据。通过本课题的研究,得到以下结论:1.制冰桶排列方式对制冰池盐水流场有重要影响。对于某型号大型制冰机的典型工况,矩形、近椭圆形和近菱形制冰桶顺排时,在制冰桶纵向间隔内盐水流速范围分别为0.25~0.4m/s、0.2~0.35m/s和0.15~0.25m/s,而制冰桶横向间隔内盐水流速分别为0~0.05m/s、0.05~0.1m/s和0~0.1m/s,接近于滞止状态,制冰池盐水温升分别为0.3~0.35℃、0.2~0.25℃和0.25~0.3℃,盐水流动阻力分别为400~600Pa、400~600Pa和800~1000Pa。制冰桶排列方式为叉排时,盐水流动扰动性增强,制冰桶横向间隔和纵向间隔内盐水流速差异不大,分别为0.1~0.35m/s、0.05~0.2m/s和0.02~0.25m/s,且盐水温升相对较高,分别为0.4~0.45℃、0.25~0.3℃和0.3~0.35℃,但盐水阻力也相对增大,分别为2000~2200Pa、600~800Pa和1000~1200Pa。叉排有利于强化制冰桶与盐水之间的换热,缩短制冰时间周期,降低系统运行能耗。2.制冰桶截面形式对制冰池盐水流场有重要影响。对比矩形截面制冰桶,采用近椭圆形制冰桶时,盐水流动扰动性相对最强,顺排时在制冰桶横向间隔内盐水流速相对增大约0.05~0.1m/s,盐水流动阻力相对较小;叉排时在制冰桶横向间隔和纵向间隔内盐水流速差异不大,横向间隔内不存在盐水流动近滞止现象;制冰桶内冰层成长速度更均匀,有利于缩短结冰时间和提高制冰池系统换热效率。近菱形截面制冰桶则介于矩形制冰桶和近椭圆形制冰桶之间。3.制冰池分集水室结构形式对制冰池盐水流场有一定影响。矩形分水室、集水室存在速度滞止区域,而三角形分水室、集水室,可有效减少速度滞止区域,制冰池盐水的流速分布相对更均匀。4.折流挡板对蒸发器盐水流场有重要影响。蒸发器无折流挡板时,盐水纵向冲刷蒸发器管道,盐水温降约0.3~0.4℃,盐水阻力约300Pa;在蒸发器上加装折流挡板时,盐水接近横向冲刷蒸发器管道,盐水扰动性增强,盐水温降相对增大约0.9℃,但盐水阻力相对增大约7000Pa。折流挡板使盐水与蒸发器内制冷剂的换热效果相对增强提高系统经济效益。计算表明,蒸发器由10管程结构改为2管程结构,制冷剂管道规格由1T改为3/4T,蒸发器内制冷剂流动阻力变为原来的8.94%,蒸发器传热面积密度增加约40%,压缩机功耗可降低28.5%。2管程结构提高了系统效率和经济性。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU318

【参考文献】

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