蒸发器用分流器的理论分析与实验研究

发布时间：2017-06-14 14:05

  本文关键词：蒸发器用分流器的理论分析与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在蒸汽压缩式制冷系统中,蒸发器是冷量传递的换热部件,其性能的好坏直接影响整个系统的效率。液态制冷剂经节流机构,由液态单相变为气液两相。制冷剂气液两相流能否均匀的分配到蒸发器的各支路,对蒸发器的换热性能影响较大。分流器作为蒸发器的辅助部件,是实现向蒸发器各支路均匀分配制冷剂的关键部件,其分流过程的均匀性对蒸发器的性能有重要的影响。通过对国内外文献的阅读和企业产品的调研,发现目前蒸发器用分流器的种类繁多,没有统一的分类标准,且传统分流器由于其在分流原理上存在先天不足,无法彻底克服其分配不均的缺点,导致蒸发器传热性能恶化,亟待开展新型分流器的理论分析和实验研究。基于此,本文主要研究内容如下:一、按照制冷剂从节流阀节流后经再混合、流型整定、再分配的过程对分流器进行分类。在研究传统分流器的基础上,提出新的等干度、等流量分流理念,即将传统的两相流均匀分配过程转化为单相流的均匀分配过程。建立了气液分离式液态单相分流器的设计模型,并设计出两种不同结构的气液分离式分流器。二、采用FLUENT软件分别对两种结构的气液分离式分流器、CAL分流器和文丘里分流器进行气液两相分部仿真。结果表明:对于分相式分流器,当供液管上有U型弯或者弯头时,能够使气液两相制冷剂实现预分离。文丘里分流器容易出现分流不均现象,CAL分离器基本能够实现等干度、等流量分配;2号气液分离式分流器与1号气液分离式分流器相比,其气液分离的程度更彻底,更容易实现将两相流分配过程转化为单相流的分配过程。三、在冷风机性能测试实验台的基础上,搭建了分流器测试装置,分别在同一台冷风机上安装文丘里分流器、CAL分流器、1号气液分离式分流器和2号气液分离式分流器,在库温为0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃工况下,测试冷风机的性能和分流器的压降性能。实验结果表明:(1)在-18℃库温工况下,安装两种气液分离式分流器时,蒸发器的制冷量和传热系数随气体旁通阀开度的增加都呈现先增加后减小的规律,对于两种形式的气液分离式分流器都有一个最佳的抽气量。1号和2号气液分离式分流器分别在开度4和开度2时,蒸发器的制冷量达到最大值,分别是5.015kW和5.142kW;在开度3时,蒸发器的传热系数达到最大值,分别是30.2W/(m2·K)和30.6W/(m2·K)。在相同的开度下,2号分流器的传热系数稍大于1号分流器的传热系数。(2)在相同的实验工况下,安装四种不同的分流器,蒸发器样机的制冷量和传热系数的大小顺序是2号气液分离式分流器的制冷量大于1号气液分离式分流器的制冷量大于CAL分流器的制冷量大于文丘里式分流器的制冷量,按照qyfl关、qyfl开1、qyfl开2、CAL、文丘里、二qyfl关、二qyfl开1和二qyfl开2的安装顺序,在0℃库温时,二qyfl开2比其他分流器制冷量分别提高了15.6%、9.8%、10.2%、8.6%、12.5%、1.2%和0.7%,传热系数分别提高了15.5%、9.7%、10.2%、9.0%、13.5%、1.2%和0.7%;在-18℃库温时,二qyfl开2比其他分流器制冷量分别提高了7.2%、10.1%、2.6%、6.8%、9.1%、1.2%和1.1%,传热系数分别提高了15.9%、9.4%、4.5%、2.8%、6.3%、4.0%和4.4%。(3)安装四种形式分流器时,分流器的压降、蒸发器的压降和总压降都随着库温的降低而减小。其中文丘里分流器的压降占蒸发器总压降的百分比较高,其他三种分流器的压降占蒸发器总压降的百分比较小。在相同的工况下,文丘里分流器的压降远远大于其他三中形式分流器的压降,其次是1号气液分离式分流器、CAL分流器和2号气液分离式分流器。对于两种结构的气液分离式分流器来说,在相同的工况下,其压降随着气体旁通阀(针阀)开度的增加而降低。四、根据气液两相流的流型理论对孔板型分流器进行改进,为了使制冷剂气液两相充分混合,用相同孔径的铜管代替孔板,其中管长为管径的3倍,提供充足的气液混合流道。并将改装前后的分流器分别安装在同一台冷风机上,测试其对冷风机性能的影响。研究表明:在相同的校准箱温度下,冷风机在安装改进分流器时,其制冷量和传热系数都大于安装旧分流器时的制冷量和传热系数,在整个实验工况区间,其制冷量变化区间分别为6.02kW~7.17kW和5.10kW~5.39kW,其平均传热系数分别为27.02W/(m2·K)和32.95W/(m2·K)。改进后的分流器能使汽液两相充分混合和分配,在一定程度上增加制冷剂与管壁的接触面积,冷风机换热面积得到充分利用。
【关键词】：制冷系统 分流器 蒸发器 制冷量 传热系数 CFD
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究现状及进展11-20
• 1.2.1 分流器测试方法的研究11-14
• 1.2.2 国内外分流器研究现状14-20
• 1.3 研究意义20-21
• 1.4 研究内容21-22
• 第二章 气液两相流的分配机理22-28
• 2.1 分流器的分类及分配机理22-24
• 2.2 分流器的分配原理24-26
• 2.3 分流器的影响因素26-27
• 2.4 传统分流器的弊端27
• 2.5 新型分流器的优势及可行性27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 气液分离式分流器的理论分析及设计28-33
• 3.1 气液分离式分流器理论模型28-30
• 3.1.1 供液管数学模型28-29
• 3.1.2 分流毛细管数学模型29
• 3.1.3 分流器直径模型29-30
• 3.2 气液分离分流器结构参数30-32
• 3.3 分流器压降性能对比分析32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 分流器的CFD模拟33-49
• 4.1 CFD的介绍33
• 4.2 基本控制方程33-36
• 4.3 分流器的计算模型36-47
• 4.3.1 几何模型36
• 4.3.2 湍流模型的选取36-38
• 4.3.3 多相流模型的选择38-41
• 4.3.4 边界条件及材料选取41
• 4.3.5 网格划分41-42
• 4.3.6 数值模拟结果及分析42-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 分流器的实验研究49-73
• 5.1 实验台介绍49-53
• 5.1.1 冷风机性能测试设备49-52
• 5.1.2 数据测量仪表及控制设备52-53
• 5.2 实验方法53-58
• 5.2.1 实验原理53-57
• 5.2.2 测量方法57
• 5.2.3 实验室设备精度57-58
• 5.3 实验数据分析58-63
• 5.3.1 不同分流器下冷风机制冷量对比分析58
• 5.3.2 不同分流器下冷风机传热系数对比分析58-59
• 5.3.3 不同分流器的压降性能对比59-61
• 5.3.4 蒸发器性能随气液分离式分流器气体旁通阀开度的研究61-62
• 5.3.5 不同分流器下蒸发器平均过热度对比62-63
• 5.4 改进型孔板分流器对蒸发器性能影响的实验研究63-66
• 5.4.1 孔板分流器改进前后结构示意图63-64
• 5.4.2 冷风机样机结构尺寸及流路图64-65
• 5.4.3 实验结果分析对比65-66
• 5.5 蒸发器各流路进出口热电偶的标定66-68
• 5.6 实验的不确定度分析68-71
• 5.6.1 不确定度的数学模型68-69
• 5.6.2 制冷量和传热系数不确定度的计算69-71
• 5.7 本章小结71-73
• 第六章 结论及展望73-77
• 6.1 结论73-75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-82
• 发表论文及参加科研情况说明82-83
• 致谢83-84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 纪国良;;色谱分流器在定量分析中的应用[J];分析仪器;1981年03期

2 李仲民;关于低感分流器制造和使用的几个问题[J];低压电器;1987年04期

3 薛晔;用外部补偿改善分流器的响应特性[J];高压电器;1990年02期

4 余存仪,余德明;盘式分流器的研制[J];高压电器;1990年05期

5 ;文摘[J];液压与气动;1992年01期

6 黄殿芳;一种新型结构的分流器[J];中国仪器仪表;1997年06期

7 孙尚超;;缸盖分流器的改进[J];装备维修技术;1998年02期

8 张建永;贾云涛;岳伟;;一种测量脉冲大电流的改进分流器设计[J];电子测量技术;2013年06期

9 高晶丹;丁国良;胡海涛;高屹峰;宋吉;;不同结构分流器的分流性能比较[J];制冷技术;2013年03期

10 王远征;石菊园;曹阳;;局部-线性-顺序分流器发热功耗计算[J];中国空间科学技术;1990年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 梁俊杰;庄嵘;;论两相流分流器性能评价体系[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年

2 董续君;黄辉;张桃;邵英;梁俊杰;;空调器中制冷剂分流器及其组件的性能研究[A];制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C];2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 姬卫川;蒸发器用分流器的理论分析与实验研究[D];天津商业大学;2016年

  本文关键词：蒸发器用分流器的理论分析与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：449647