微通道换热器及相变蓄冷系统模拟与优化

发布时间：2020-12-11 08:26

　　相变蓄冷技术是一种实现设备散热和温控的有效方法,而微通道换热器在相变蓄冷系统中的应用顺应了设备微型化、高功率化的发展趋势,目前已逐步被应用于各类系统中。目前,模拟仿真技术已经广泛应用于传统制冷装置,但对于带有微通道换热的相变蓄冷系统中的制冷循环,相应的模拟研究还不够成熟,因此建立相应的数学模型,研究其结构参数、操作参数、环境参数对系统性能的影响十分必要。本文结合某小型蓄冷装置开发的需求,在实验研究的基础上,建立系统的稳态数学模型,研究系统性能与各参数的关系。首先,进行小型相变蓄冷系统样机的性能测试,记录样机运行过程中的关键参数,用于后续模拟结果的验证;设计热力膨胀阀测试实验,得到热力膨胀阀流通面积与膜片上下压差的关系。其次,建立小型相变蓄冷系统的主要部件模型,包括热力膨胀阀与压缩机的集中参数模型、微通道平行流冷凝器和相变蓄冷蒸发器的分布参数模型。在此基础上,通过质量平衡条件将各部件模型进行耦合,构成系统数学模型,利用系统算法使整个系统循环的计算收敛。其中,热力膨胀阀模型考虑了蒸发器出口过热度对其开度的影响,其流通面积由上述膨胀阀实验得到的关系式计算得到;蒸发器管外传热系数取相变材料凝固... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 研究背景与意义
    1.2 相变蓄冷技术
        1.2.1 相变蓄冷技术简介
        1.2.2 相变材料及其强化传热
        1.2.3 相变蓄冷技术应用及研究进展
    1.3 微通道换热器
        1.3.1 微通道换热器简介
        1.3.2 微通道换热器的应用
        1.3.3 微通道换热器的研究现状制冷剂侧传热与流动研究现状
    1.4 制冷系统仿真
        1.4.1 制冷系统简介
        1.4.2 计算机仿真技术简介
        1.4.3 仿真在制冷装置中的应用
        1.4.4 制冷装置仿真研究的发展现状
    1.5 FLUENT软件简介
        1.5.1 FLUENT软件特点
        1.5.2 FLUENT凝固熔化模型
    1.6 本文主要研究内容
2 小型相变蓄冷装置实验
    2.1 小型相变蓄冷系统测试实验
    2.2 热力膨胀阀实验
        2.2.1 热力膨胀阀工作原理
        2.2.2 热力膨胀阀实验
    2.3 本章小结
3 数学模型建立
    3.1 压缩机数学模型
        3.1.1 压缩机流量计算
        3.1.2 压缩机排气温度与轴功率计算
        3.1.3 算法设计
    3.2 膨胀阀数学模型
        3.2.1 热力膨胀阀出口参数计算
        3.2.2 算法设计
    3.3 冷凝器数学模型
        3.3.1 冷凝器结构参数
        3.3.2 制冷剂侧传热系数与压力损失
        3.3.3 空气侧传热系数与压力损失
        3.3.4 算法设计
    3.4 蒸发器数学模型
        3.4.1 蒸发器结构参数
        3.4.2 制冷剂侧传热系数与压力损失
        3.4.3 相变材料侧传热系数
        3.4.4 算法设计
    3.5 系统数学模型
        3.5.1 系统充注量计算
        3.5.2 系统算法
        3.5.3 模拟结果与实验结果对比
    3.6 本章小结
4 蓄冷系统性能分析与参数优化
    4.1 冷凝器进口风温的影响
    4.2 冷凝器迎面风速的影响
    4.3 压缩机转数的影响
    4.4 冷凝器流程分布的影响
    4.5 蒸发器扁管孔数的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]航空仪表系统测试设备的设计与小型化方法分析[J]. 吴克兵.  科技创新与应用. 2018(18)
[2]风电变流器中功率半导体器件可靠性评估及其改善措施的探究[J]. 王新泽.  科技创新导报. 2018(03)
[3]蓄冷技术在冷链物流中的研究进展[J]. 章学来,徐笑锋,周孙希,王迎辉,刘璐,刘升.  制冷与空调. 2017(12)
[4]大功率电力电子器件相变冷却技术的实验研究[J]. 马本栋,胡书举,王玲玲,国建鸿.  电测与仪表. 2017(22)
[5]微通道换热器的研究及应用现状[J]. 葛洋,姜未汀.  化工进展. 2016(S1)
[6]考虑多热源耦合的风电变流器IGBT模块结温评估模型[J]. 李辉,刘盛权,李洋,杨东,梁媛媛,刘静.  电力自动化设备. 2016(02)
[7]大型水轮发电机冷却方式综合评价方法的研究[J]. 滕启治,谭欣,武紫玉,沈俊,王海峰.  物理学报. 2015(17)
[8]相变蓄冷换热器的优化设计[J]. 莫冬传,吕树申,何振辉.  工程热物理学报. 2015(01)
[9]高功率二极管激光器相变冷却技术[J]. 武德勇,高松信,曹宏章,王宏,李弋,杨波.  强激光与粒子束. 2013(11)
[10]有机相变蓄冷材料中纳米石墨添加剂性能实验研究[J]. 孙甲朋,周孝清,吴会军.  科技情报开发与经济. 2012(01)

博士论文
[1]涡旋压缩机动力特性及仿真模拟研究[D]. 余洋.兰州理工大学 2014

硕士论文
[1]常规工况空调有机相变蓄冷材料研究[D]. 吕岩.天津大学 2017
[2]相变蓄热换热器的数值模拟及优化设计[D]. 徐明.西安建筑科技大学 2015
[3]相变蓄热装置的数值模拟与优化[D]. 房丛丛.山东建筑大学 2012
[4]平行流冷凝器整体仿真模型及制冷剂流量分配研究[D]. 胡浩茫.华中科技大学 2012
[5]微通道换热器在制冷压缩冷凝机组中的应用研究[D]. 刘舒.中南大学 2010
[6]小型制冷系统稳态运行时的仿真[D]. 张国欣.哈尔滨工程大学 2008
[7]板条侧面绝热技术研究及相变蓄冷温控技术研究[D]. 蔡震.中国工程物理研究院 2001



本文编号：2910202