圆柱形翅片管换热器模型仿真与性能分析

发布时间：2020-08-07 03:57

【摘要】：圆柱形翅片管换热器,是应用在圆筒式空调机组中的一种新型换热器。它克服了常规矩形断面翅片管换热器冷凝水飞溅、过渡季节旁通困难等问题。对换热器而言,传统的设计选型和换热性能研究需要通过复杂的手工计算和基于大量的性能试验,人力和时间成本高,效率较低。而利用数学建模的方法建立圆柱形翅片管换热器的模型算法,能够快速高效完成换热器的数字化设计和性能分析计算。无论对圆筒式空调箱企业的生产开发还是对这种新型换热器的推广使用都具有重要意义。本文进行了以下几个方面的工作:一、综合分析圆柱形翅片管换热器的物理结构特点,引入与之契合的分排参数模型并据此提出了换热器各排换热管的结构参数计算方法。利用数学、物理方程建立了换热器在干工况和湿工况下的传热传质模型,同时给出了换热性能参数的计算公式,为换热器的建模计算提供基础。二、利用数学建模的方法,建立了圆柱形翅片管换热器设计计算的分排参数模型,并运用二分迭代法进行算法的求解。模型能在已知循环风量和出水温度的设计模式下,计算确定换热器所需的结构。设计计算后还需进行校核计算,确定实际运行参数。另外,对模型算法的收敛性与稳定性进行了研究,保证算法迭代的收敛和运行稳定。三、基于分排参数法建立了圆柱形翅片管换热器的性能仿真计算模型,该模型能够计算不同结构换热器在不同工况下的换热性能,并通过与测试试验结果的对比验证仿真计算模型的可靠性。在性能仿真计算算法的基础上,研究了换热器各性能参数随工况参数的变化规律。分析圆柱形翅片管换热器的变工况特性,能够指导圆柱形翅片管换热器的运行调节与结构优化。四、基于上述模型开发了圆柱形翅片管换热器数字化设计与性能分析软件。软件能对圆柱形翅片管换热器进行数字化设计计算以及制冷/制热工况下的性能仿真计算、变工况或变结构计算。计算结果可以以常用文档格式输出,方便数据信息的存储和有效利用。同时扩展了软件的图形辅助分析功能,增添了空气处理过程线在湿空气焓湿图中的动态显示以及换热器结构图纸输出两部分功能,辅助换热器的结构设计与换热性能分析。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK172
【图文】：

空气处理机组,圆筒式

的背景及意义式空气处理机组是中央空调系统的关键组成部分，集送风、冷却回收、空气净化、消音等多种功能于一体。传统的组合式空调形的结构形式，其换热设备基本为平面翅片管换热器。为了突调机组冷凝水飞溅、过渡季节旁通困难等限制，现在已有企业形的空气处理机组[1]（圆筒式空气处理机组），并投入到实际使气处理机组外壳结构为圆形模数化设计，采用定制圆形无缝空下优势：（1）机组漏风率极低，可做到 0~0.3%，密封性好；（氟阻燃型发泡聚氨酯保温材料，防冷桥性能优越（冷桥因子3）机械强度高（防变形），圆形壳体解决了正负压强度问题；（防漏水），水从圆形壳体底部排出；（5）节省空间，减少机房面；（6）直通性能突出，无需挡水板，过渡季节可通过端面阀门直效果；（7）节能节电，壳体漏风率低、漏冷损失小，能效比上

翅片管换热器,圆柱形,实物

图 1-2 圆柱形翅片管换热器实物图Fig. 1-2 Picture of cylindrical fin-and-tube heat exhcanger热器而言，产品的开发、设计选型需要基于大量的性能间成本较高。对换热器进行数学建模计算，实现换热短产品的研发、设计周期，还能够对非常规工况、结工况进行设计计算，通用性强。通过建立能反映所研热情况进行性能仿真、分析，能够预测、分析换热器代替部分实验。同时，在此基础上进行换热器变工况运行工况调节、优化具有指导意义。结合以上原因，对换热器进行计算，有着极其重要的意义。形翅片管换热器这种新型换热器，其应用目前处于起步用。它作为换热的核心部件，对空气处理机组的整体、变工况性能）有着决定性的影响。针对特定运行环片管换热器，需要基于性能的分析，如果选择结构、负荷，则会影响机组的整体效果，对被控环境中用户的

翅片管换热器,圆柱形,换热管,换热器

集中参数模型不精细，但不能很好反映换热器的分排参数模型作为换热器计对作为换热单元的单排换热管中包括基本物理守恒方程以及型是断面为圆形、换热管为圆弧维结构如图 2-1 所示。换热器次排布的圆弧换热管，翅片方圆柱形翅片管换热器的计算有空气经过换热器的流向不相同；器各排换热管结构相同，而圆柱

【参考文献】