分液板式冷凝器的性能及其在热泵系统中的应用

发布时间：2020-07-25 10:39

【摘要】：常规板式冷凝器中下部的冷凝液聚集,液膜较厚,导致热阻增加和传热恶化。本文将分液冷凝技术应用于板式冷凝器,将流道分成多个流程,冷凝液通过气液分离结构排出,高干度制冷剂进入下一流程继续冷凝,以期达到强化换热的目的。从以下几个方面展开研究:首先,提出了两种结构的分液板式冷凝器(变波纹高度分液板式冷凝器:变第二流程波纹高度;变板片宽度分液板式冷凝器:变第二流程板片宽度)。采用制冷剂与水传热系数和压降的经验公式,建立了板式冷凝器的通用数学模型,编写了计算程序,能分段计算每流程的热力性能。在同样条件下,通过与常规板式冷凝器的实验数据对比,计算误差在±25%之内。然后,对变波纹高度分液板式冷凝器进行了研究,探讨了不同的流程长度和波纹高度对性能评价指标(PEC)和?效率的影响。在第一流程制冷剂质量流速和第二流程相等情况下,最佳结构为第二流程长度比(PLR_2)为0.4和第二流程波纹高度比(CAR_2)为0.72,并进一步对其变工况性能进行研究。在进口质量流量为0.045-0.009kg/s和进口干度为0.7-1的情况下,其PEC值都大于1;且换热量和?效率分别比相同换热面积的常规板式冷凝器的高2.2%-4.9%和0.8%-7.4%。其次,对变板片宽度分液板式冷凝器进行了研究,研究了分液效率的影响,发现分液效率越高,其综合性能越好。变工况运行表明:当分液效率为100%,质量流量为0.08-0.12 kg/s时,其惩罚因子(PF)和?损比相同换热面积的非分液板式冷凝器分别降低14.6%和2.6%-6.1%;当质量流量为0.1 kg/s且平均干度大于0.45时,其?损也小于非分液板式冷凝器。最后,将变波纹高度分液板式冷凝器应用于热泵系统中,以R134A为工质建立了数学模型,以热泵系统的COP为目标,优化分液板式冷凝器的结构。最佳结构分液冷凝热泵系统COP和制热量比常规热泵系统都提高3.5%;相同工况和COP下,分液冷凝热泵系统比普通热泵系统的冷凝器换热面积减少18.2%。在蒸发温度为3-10 ~oC时,分液冷凝热泵系统的COP和过冷度比常规热泵系统的分别提高了2.3%-6.9%和2.6-7.2 ~oC。综合上述结果表明,两种分液板式冷凝器的整体热力性能明显优于两者对应的常规板式冷凝器和非分液板式冷凝器,热泵系统应用分液板式冷凝器后可获得更高COP和更大制热量。本文的研究为板式冷凝器的发展提供新的思路,既有学术价值,又有工程应用价值。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK172
【图文】：

第一章 绪论究背景及意义换热器具有传热系数高、传热温差小、结构紧凑、清洗方便等优来越广泛并有良好发展前景。当前板式换热器的占了市场份额 换热器[4]。板式换热器按连接方式可以分为：可拆式板式换热热器[6]和半焊式板式换热器。可拆式板式换热器可以根据换热量积，也便于检查和清洗板片，缺点是仅仅靠密封垫片完成密封，工作环境使用。全焊式板式换热器用焊缝取代了密封垫片，能在工作，但破损后无法修复。半焊式板式换热器是一边工质流道是流道是密封垫片连接，具有可拆式板式换热器的方便拆卸，也有较高工作压力的特点。

气态制冷剂发生偏转后进入下一流程继续冷凝，干度增分段计算方法，用经典冷凝传热和压降关联式编写程序，计数和压降，研究表明不同管程布置的分液冷凝器的制冷剂均惩罚因子（Penalty Factor, PF）作为评判标准，优化多流程分性能优于同样换热面积的蛇形冷凝器。Hua[37]等人采用多个擦压降经验模型编写计算程序，并与实验数据对比，大部分差在±30%以内。Zhong[38-39]等人研究表明，分液冷凝器的压.1%-81.4%，为平行流冷凝器的 57.5%-64.6%；双排微通道分液比双排微通道冷凝器提高 3.3%-14.4%，压降仅为双排微通1%，选用最小熵增数作为评判因子，双排微通道分液冷凝器表天明[40]等人研究表明分液冷凝器的热力性能与分液效率成正度为 0.75-1 时，平均传热系数增加 3.1%-5.6%，并且压降减少 ak[41]指出分液冷凝器具有更高冷凝速率和更低的制冷剂出口温

式冷凝器的结构进行设计及其热力性能进行计算。本章首先介绍的工作原理和两种结构的分液板式冷凝器，然后采用板式冷凝器热系数和压降的经验公式，建立通用数学模型，并用 Matlab 软件热力性能计算程序，可对不同结构的分液板式冷凝器的热力性能进液板式冷凝器的结构及工作原理质在垂直板片间冷凝时，冷凝液受重力作用而不断累积，越靠近度就越大。如图 2-1 (a)所示，液膜的导热系数较小，成为气态制主要热阻。如果减薄板片底端的液膜厚度，可提高底端的传热系板式冷凝器的热力性能。采用分液冷凝技术，将冷凝液从板片中的冷凝液膜厚度，如图 2-1 (b)所示。液膜厚度减少有助于传热热提高，同时工质的质量流量减小，有利于压降降低。通过合理调干度来增强传热系数或降低压降，实现分液板式冷凝器较优的热

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周祖钊;杨军;;自制微型分液器用于FEP测定[J];石河子医学院学报;1987年03期

2 郑森芳;;半自动分液和滴定管自动调零装置[J];水泥;1988年10期

3 崔勇,孙宗鑫,陈蕴光,徐正本,袁秀玲,冯军,金德毅;热力膨胀阀与电子膨胀阀对分液性能影响的比较[J];制冷;2003年02期

4 高原,田怀璋,曾艳,袁秀玲;改进型分液器的流量分配性能[J];制冷与空调;2002年04期

5 黄东,袁秀玲;一种新型的多路分液器[J];制冷与空调;1998年04期

6 梁俊杰,田怀璋,高原,陈林辉,陈敬良;改进型分液器流量分配性能的实验研究[J];制冷与空调;2004年02期

7 高原,田怀璋,袁秀玲;分液器的结构型式及其在制冷系统中的应用[J];低温与超导;2001年01期

8 罗怡;刘宇;王晓东;;微装配中的精密点胶分液技术[J];电子世界;2014年07期

9 周玲;;一次性分液器包装袋的再利用[J];中华医院感染学杂志;2010年16期

10 高利伟;;分液器的原理和应用[J];低温与特气;2007年04期

相关会议论文 前1条

1 袁培;孙冰;郝亚萍;吕彦力;;分液器制冷剂均匀分配性能研究[A];高等教育学会工程热物理专业委员会第二十一届全国学术会议论文集——热流体力学专辑[C];2015年

相关博士学位论文 前1条

1 钟天明;两种结构分液冷凝器的热力性能与典型应用研究[D];广东工业大学;2016年

相关硕士学位论文 前8条

1 张驰;新型制冷系统两相流分液器研发[D];上海交通大学;2016年

2 刘策;风冷式分液冷凝器热力性能的理论与实验研究[D];北京交通大学;2019年

3 朱康达;分液板式冷凝器的性能及其在热泵系统中的应用[D];广东工业大学;2019年

4 田丹;全自动多通道高精度分液系统设计与实现[D];重庆大学;2016年

5 陈紫微;ORC系统分液冷凝器性能对比评价及优化[D];广东工业大学;2015年

6 韩清;制冷剂分液器性能研究[D];上海交通大学;2014年

7 吴阳阳;双工位分液器钎焊设备设计[D];西安工业大学;2016年

8 张旋;分液式微细槽道冷凝换热器的实验研究[D];北京交通大学;2018年

本文编号：2769720