平行流换热器内变孔径分流板的分配特性研究

发布时间：2020-08-13 21:26

【摘要】：平行流换热器具有高传热系数、高表面积-体积比、低传热温差等优点,在制冷、空调等其他工业领域被广泛的应用,但管内制冷剂分流不均严重影响其换热器的性能。本文主要针对平行流换热器集液管内分流板进行优化设计,通过数值模拟和试验方法研究单相和两相状态下平行流换热器集液管内加分流板结构的制冷剂分配均匀性。(1)通过数值模拟方法研究了无分流板、均匀孔径、两孔对称型和三孔对称型四种换热器结构,其中无分流板结构换热器流体流量分配均匀性最差,其次是均匀孔径分流板结构和两孔径对称型分流板换热器,三孔径对称型分流板结构换热器均匀性最好。三孔径对称型分流板结构相比均匀孔径分流板结构换热器,流体分配均匀性得到进一步提高。(2)以数值模拟结果为基础,通过搭建试验台,以水为试验工质,对四种换热器进行单相流体分配均匀性试验研究。流量范围为150kg/h~250kg/h,平行流换热器流体分配均匀性随着流量增大而得到提高。最好的是三孔对称型分流板换热器,三孔对称型分流板换热器比均匀孔径分流板不均匀度S值减少9.46%~22.46%。可以看出,合理布置分流板孔径可以提高换热器内制冷剂分布均匀性。(3)本文又以空气和水作为混合工质,在气、液表观速度范围分别为2.47~3.04m/s和0.67~0.86m/s的试验条件下,研究了两种均匀孔径,两孔对称型和三孔对称型共六种换热器结构的流体分布均匀性。其中包括三种分流板开孔截面积相同和三种分流板开孔截面积不同的换热器,分流板开孔截面积相同的换热器其总流通面积与扁管总流通面积相同,研究分流板开孔面积与扁管截面积的关系。通过试验研究发现,分流板开孔截面积相同的三种换热器中,三孔对称型分流板的气液相流体分配均匀性最好,均匀孔径分流板的分配均匀性最差,通过比较分析,六种分流板结构中分流板开孔截面积为670.39mm~2的变孔径分流板结构气液两相分配均匀性最好,分析认为开孔面积大小与扁管总流通面积无关。
【学位授予单位】：郑州轻工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK172
【图文】：

平行流,换热器

着我国经济的高速发展，能源消耗快速增加，环境污染问题日益突出，各业进行节能减排。制冷空调设备是国家能源消费的大户，积极推进制升级与创新发展，对完成国家的节能减排任务目标具有重要的价值和作流体的部分热量传递给冷流体的设备，它在制冷、化工及其它工业生产换热器的性能直接决定着空调制冷系统效率的高低。换热器作为空调系设计需求也朝着高效、节能和环保等方面发展。因此，提升换热器性能者关注的热点。行流换热器通道换热器按尺寸可分为小尺度微通道换热器和大尺度微通道换热器。器是为了应用于电子产业而设计的高效换热器，其结构形式有平板错流。而大尺度微通道换热器的主要形式包括平行流和三维错流换热器，应车空调、热泵热水器等。平行流换热器如图 1-1 所示，它由集流管、多叶窗翅片组成。

剖面图,集管,换热器,剖面图

流换热器国内外数值模拟研究现状等[5]对微通道平行流气冷器制冷剂流体分布进行数值模拟研究。扁管插换热器内部流体分配具有较大影响。将扁管插入至进口集管的中心处达分配效果。杨凤叶等[6]通过改变换热器进口的扁管与集流管的组合尺寸拟研究平行流换热器流体分配特性，并对每根扁管流量分配不均匀度的火积耗散分析。分析结果显示各参数的改变对平行流换热器各扁管的流火积耗散有较大的影响，发现在 T=0.5 时均达到最小，且随着扁管长度减小幅度逐渐变小。张丽娜等[7]提出了微通道平行流换热器整体结构建流管结构进行优化设计,得出了最佳优化结果。刘妍等[8]研究了入口管、插入深度这三种结构因素对流量分配的影响．得到一种优化结构，使得大大提高，不均匀度 S 比初始结构减小 20%。Kalidasa 和 Ravikumar[9]分面（圆形，矩形，正方形和三角形，如图 1-2）的换热器的流量分布并针。分析几何变化对流量分布的影响来得到最佳配置。对于四种类型换热更均匀的分布。

流量分布,进口结构,流体,干度

郑州轻工业学院硕士学位论文了平行流换热器内制冷剂 R-134a 流量分布。如图 1-3 所示研究了三种不同的入口结构（平行，常规，垂直）。扁管钎焊在测试集管上，无插入深度。结果显示常规和垂直的入口产生相似的流量分布。随着质量流量或干度的提高，对于常规的入口结构，获得了更好的结果。Byun和 Kim[34]研究了以制冷剂R410a为工质的双通道蒸发器制冷剂分配均匀性。第一通道 10 根扁管以及第二通道 12 根扁管，制冷剂质量流量范围为 73～143kg/m2s，干度范围为 0.4～0.6。随着制冷剂流量和干度增加分配更加均匀和热损失得到降低。进口集管压降随质量流率增加而增加，中间集管压降随流率和干度增加而增加。

【参考文献】