风冷式分液冷凝器热力性能的理论与实验研究

发布时间：2021-05-11 14:59

　　本文以风冷冷凝器的应用为背景,通过理论和实验的方法,对风冷式分液冷凝器的热力性能与气液分离特性进行了研究。通过建立理论模型优化了分液冷凝器的管程布置方案,对冷凝器的换热性能进行了分析。搭建了风冷冷凝换热实验台,对冷凝器的主要热力性能参数进行了测量、计算和分析,并将一级分液冷凝器、二级分液冷凝器和蛇形管冷凝器的热力性能进行了对比。在理论方面,基于Nusselt凝结理论,建立了制冷剂在水平光滑圆管内冷凝换热的液膜生长模型。该模型基于第三类边界条件,考虑了重力及气液界面剪切力对液膜的影响,通过将液膜分段的方式计算各点的液膜厚度与局部换热系数。对比计算结果与实验数据,验证了模型的合理性。在假设联箱内的气液分离状况的基础上,运用该模型对分液冷凝器单元的管程布置方案进行了优化,并对推荐方案设计的分液冷凝器的换热系数及沿程干度进行了计算。计算结果表明:流程方案的不同对冷凝器内各管程换热管流动的均匀性有很大的影响。而分液结构的存在可以使第二管程入口干度得到提高,进而提高冷凝器第二管程的换热系数及整体换热系数。在实验方面,搭建了压缩机驱动的风冷换热实验系统,在原型机蛇形管冷凝器的基础上设计加工了一级分液... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 膜状凝结与珠状凝结
        1.2.1 凝结传热的模式
        1.2.2 膜状凝结的理论研究
        1.2.3 膜状凝结的实验研究
    1.3 分液冷凝器
        1.3.1 分液冷凝器的优势
        1.3.2 分液冷凝器内的流型研究
        1.3.3 分液冷凝器的热力性能研究
        1.3.4 分液冷凝器对系统性能的影响
    1.4 当前研究中存在的问题
    1.5 本论文的研究内容
2 实验装置
    2.1 实验系统
    2.2 测量装置
    2.3 实验段
        2.3.1 蛇形管冷凝器
        2.3.2 分液冷凝器
        2.3.3 U型管分液结构的优势
    2.4 数据处理
        2.4.1 总换热量
        2.4.2 各管程换热量
        2.4.3 对流凝结换热系数
        2.4.4 压降
        2.4.5 惩罚因子
        2.4.6 分液率
        2.4.7 干度
    2.5 实验数据不确定度分析
3 基于水平圆管内液膜生长模型的分液冷凝器换热性能分析
    3.1 制冷剂在水平光滑圆管内冷凝换热的液膜生长模型的建立
        3.1.1 基本模型及假设
        3.1.2 基本方程组及边界条件
        3.1.3 联箱内两相流流动情况考虑
    3.2 模型验证
        3.2.1 液膜厚度变化规律
        3.2.2 理论换热系数与实验换热系数对比
    3.3 实际工况下分液冷凝器单元换热性能计算
        3.3.1 管程布置方案优化
        3.3.2 第一管程换热分析
        3.3.3 第二管程换热分析
        3.3.4 总体换热分析
    3.4 本章小结
4 一级分液冷凝器热力性能实验结果分析
    4.1 换热测量可靠性验证
    4.2 一级分液冷凝器气液分离特性分析
    4.3 一级分液冷凝器热力性能分析
        4.3.1 分液率分析
        4.3.2 换热量分析
        4.3.3 换热系数分析
        4.3.4 压降及惩罚因子分析
    4.4 本章小结
5 二级分液冷凝器热力性能实验结果分析
    5.1 二级分液冷凝器实验段介绍
    5.2 分液量测量可靠性验证
    5.3 二级分液冷凝器气液分离特性分析
    5.4 二级分液冷凝器热力性能分析
        5.4.1 二级分液冷凝器换热性能分析
        5.4.2 二级与一级分液冷凝器换热性能比较
        5.4.3 二级与一级分液冷凝器压降及惩罚因子比较
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 展望
参考文献
主要符号表
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]Visualization Investigation on Flowing Condensation in Horizontal Small Channels with Liquid Separator[J]. ZHANG Xuan,JIA Li,DANG Chao,PENG Qi.  Journal of Thermal Science. 2018(01)
[2]气液分离式管内凝结冷凝器的实验研究[J]. 范亚坤,贾力,党超.  北京交通大学学报. 2016(06)
[3]竖直槽道内蒸气向上流动凝结换热的实验研究[J]. 杨云潇,贾力.  应用基础与工程科学学报. 2016(01)
[4]Experimental Study on Condensation Heat Transfer Characteristics of R410A in Short Vertical Tubes[J]. XU Wenyun,JIA Li,TAN Zetao.  Journal of Thermal Science. 2015(03)
[5]Experimental Investigation on Heat Transfer Coefficient during Upward Flow Condensation of R410A in Vertical Smooth Tubes[J]. YANG Yunxiao,JIA Li.  Journal of Thermal Science. 2015(02)
[6]高性能冷凝器技术原理与实践[J]. 彭晓峰,吴迪,张扬.  化工进展. 2007(01)

硕士论文
[1]分液式微细槽道冷凝换热器的实验研究[D]. 张旋.北京交通大学 2018



本文编号：3181609