插片式微通道换热器换热特性实验研究与三维参数化设计平台开发

发布时间：2020-10-08 23:52

　　 能源问题越来越得到重视,换热器作为制冷空调领域重要的热交换设备,其节能优化设计也得到了广泛的关注和研究,强化换热是换热器优化研究的一个重要方向。微通道换热器作为一种高效、紧凑型换热器已经被广泛应用于能源与动力、石油化工、航空航天、制冷空调等各个行业中。本文针对微通道换热器在蒸发器及热泵应用上的不足,开发了新的翅片结构并对翅片结构做出优化,并通过实验验证了结构设计的可靠性。同时用仿真模拟与实验相结合的方法拟合了新翅片的设计计算关联式,并将其嵌入设计计算软件,最终开发出针对微通道换热器的三维参数化设计平台,将设计计算与零部件选型和出图整合在一起,大大提高了工作效率。本论文主要工作内容如下:(1)设计搭建了微通道换热器的风洞单体试验台用以研究翅片的传热及压降特性,介绍了实验台的基本构成、实验设备、实验仪表及实验操作过程。在此试验台上对不同翅片类型及翅片间距的换热器进行了大量的实验研究,得到了翅片结构参数对空气侧流动换热的影响趋势。同时根据实验结果矫正了模拟计算的初始条件及计算结构,验证了模拟计算的可靠性。利用矫正后的模拟结果拟合出关于不同翅片的传热因子j和摩擦因子f的经验关联式。(2)将插片式换热器应用于R32系统的热泵空调,通过实验与管片式换热器对比,旨在对插片式微通道换热器应用于热泵系统时的特点做出初步探讨。在换热器尺寸及运行条件相同的前提下分别对16系列和20系列两套不同换热器设计方案进行实验,以年平均换热量和APF作为综合评价指标。结果表明:20系列插片式换热器制冷剂充注量比管片式换热器降低了25%,年平均换热量提高了1.5%,全年APF提升了0.3%;16系列的插片式换热器年平均换热量提高了2.5%,APF提升了3.2%。进一步对翅片结构以及布管方式进行合理优化后,结霜工况下平均换热量也由管片式的78.6%提升到了95.06%。说明插片式换热器有应用于热泵系统的可行性和优势,具有一定的开发前景(3)搭建微通道换热器三维参数化设计平台,将换热器设计计算与模型建立、工程图的生成关联起来。规范绘图流程,建立标准零件数据库,利用C#语言对SolidWorks软件进行二次开发,缩短换热器设计周期,提高工作效率,实现协同设计。
【学位单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TK172
【部分图文】：

俊５鄲捎谟行Я鞫徼ざ仍黾樱囔顾鹨不嵊兴馀龃蟆Ｍ?3.1 百叶窗翅片空气流态示意图3.1 插片式翅片的结构参数翅片表面开窗有利于强化换热，但是平片设计有利于排水化霜，为了解决微通道换热器在湿工况下排水不畅的问题，插片式翅片结合了平直翅片和开窗片的结构特性，兼顾了换热和排水的性能。目前市场上较为主流的插片式翅片结构主要有以下几种：D 系模型。这种翅片结构主要由凹槽和开窗组成，通过前端开窗增强翅片整体的换热性能，尾槽排水，中后部的凹槽凸起结构则兼顾了支撑结构和气流扰动进一步强化换热的作用。图3.2 D 型翅片结构示意图

图 3.1 百叶窗翅片空气流态示意图片式翅片的结构参数翅片表面开窗有利于强化换热，但是平片设计有利于排水化霜，为了解决微通湿工况下排水不畅的问题，插片式翅片结合了平直翅片和开窗片的结构特性，和排水的性能。目前市场上较为主流的插片式翅片结构主要有以下几种：D 系模型。这种翅片结构主要由凹槽和开窗组成，通过前端开窗增强翅片整体，尾槽排水，中后部的凹槽凸起结构则兼顾了支撑结构和气流扰动进一步强化。

0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.13 1.3 0.7图 3.3 D 型翅片进风方向示意图模型结构。在 D 系列模型的基础上对减少了对性能影响较小的尾部中的工艺难度，降低了成本。同时改变了进风方向，有利于提高翅，同时没有了凹槽的阻隔也加速了结霜工况下化霜水的排出。

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本文编号：2832927