开孔翅片管式换热器传热、流阻及结霜性能研究

发布时间：2023-05-21 23:53

　　空气源热泵具有节能、设备利用率高、安装简单、环保效益好等突出优点,在我国得到大范围的推广应用。然而在低温、高湿工况下工作时,室外机翅片管式换热器极易结霜,致使换热器换热性能恶化,机组能耗大幅度增长,COP急剧下降甚至停机,严重影响了空气源热泵的使用效果。随着能源问题的日益严重,空气源热泵室外机结霜问题引起了越来越多的关注。翅片管式换热器的翅片片型是影响室外机换热的关键因素之一,对结霜也有重要的影响。为改善空气源热泵室外机在干工况和结霜工况下的空气侧流动和换热性能,延缓霜层生长,本文提出对翅片进行开孔,基于流体力学、传热学、热力学等理论对其开展了系统的研究,主要包括以下几个方面:翅片开孔研究。针对平直翅片流动和换热薄弱区,采用正交试验法,以孔径d、纵向孔管中心距W₁、横向孔管中心距Y₁等为变量参数,基于空气源热泵室外机换热器的基本尺寸分别设计了椭圆孔翅片和圆孔翅片。在验证CFD计算模型可靠性的基础上,对开孔翅片和平直翅片的流动和换热性能进行模拟计算。采用极差法对开孔翅片的换热因子j和摩擦因子f进行了分析,结果显示:d为关键因素,W_1<...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 翅片片型
        1.2.2 结霜研究
        1.2.3 总结和提出问题
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 技术路线
        1.3.2 研究内容
2 基于CFD的平直翅片开孔优化
    2.1 CFD模拟计算概述
        2.1.1 数学模型
        2.1.2 数据处理方法
    2.2 模型设置与验证
        2.2.1 几何参数和计算区域
        2.2.2 边界条件
        2.2.3 网格划分
        2.2.4 模型验证
    2.3 平直翅片模拟计算和结果分析
    2.4 正交试验方案和因素分析
        2.4.1 正交试验方案
        2.4.2 开孔影响因素分析
    2.5 开孔翅片模拟结果分析
        2.5.1 椭圆孔翅片
        2.5.2 圆孔翅片
        2.5.3 翅片开孔强化换热分析
    2.6 本章小结
3 试验台搭建和试件制备
    3.1 试验台介绍
        3.1.1 风系统
        3.1.2 制冷系统
        3.1.3 测量系统
    3.2 试件设计
        3.2.1 基本尺寸参数
        3.2.2 试件制备
    3.3 试验步骤和工况
    3.4 本章小结
4 开孔翅片管式换热器的结霜试验研究
    4.1 数据处理方法
    4.2 试验结果分析
        4.2.1 霜层特征与阻力
        4.2.2 结霜量
        4.2.3 换热量和机组COP
        4.2.4 平均当量对流换热系数
    4.3 流阻和对流换热准则关联式
    4.4 本章小结
5 自适应模糊神经网络预测模型
    5.1 ANFIS简介
        5.1.1 T-S模糊模型
        5.1.2 ANFIS系统结构
        5.1.3 学习算法
    5.2 数据整理和建模
        5.2.1 试验数据整理
        5.2.2 建立模型
        5.2.3 结果分析
    5.3 预测验证和分析
        5.3.1 验证
        5.3.2 影响因素分析
    5.4 本章小结
6 结论和展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录一
附录二
    A 作者在攻读学位期间发表的论文
    B 作者在攻读学位期间取得的专利
    C 作者在攻读学位期间取得的科研成果



本文编号：3821629