二氧化碳车用空调系统气冷器关键技术研究
发布时间：2021-03-10 11:23
能源紧缺与环境恶化长久以来都是世界尤其是我国面临的重大问题。近年来在全国大部分地区尤其是北方地区频繁出现的雾霾天气让我们感触颇深,也使我们认识到了保护环境迫切性。大量使用氟利昂和有氯元素的氢氟烃类制冷剂是引起臭氧层空洞和温室效应的主要原因,因此研发并使用节能环保的制冷工质尤其是天然工质是大势所趋。二氧化碳在环境友好性、安全性和单位体积制冷量等方面具有较大优势,成为首选的天然制冷工质,尤其在汽车空调领域。本文采用理论分析、数值模拟和实验研究的方法,研究了多种因素对超临界二氧化碳在三叶管内流动与换热特性的影响;提出了一种新型梭形翅片,并对错列梭形翅片流道的流动与换热特性进行了研究;开发了采用新型梭形翅片的微通道气冷器,并采用响应面分析法对其结构尺寸进行了优化;分析了不同因素对平行流气冷器的流量分配的影响,在此基础上提出了能够提高气冷器流量分配性能的变组合深度集流管和内插分流片集流管。本文主要研究内容和结论如下:1、分析了超临界二氧化碳的物性变化规律,研究了进口雷诺数、壁面热流密度、换热管管径、冷却压力和流动方向等因素对其在细三叶管和微通道三叶管等不同类型管道内的流动与换热特性。结果表明,超...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
三叶管三维模型
图2.8 网格无关性验证Fig.2.8 Mesh independence verification图2.9 计算区域网格示意图Fig.2.9 Mesh of computational domain在压力恒定时，超临界 CO2的物性参数随温度变化较大，因此在 Fluent 计算时采用变物性设置，物性参数的输入采用 piecewise-liner 方法分段插值。超临界 CO2的物性参数通过软件 REFPROP 8.0 得到，计算过程考虑浮升力的影响，压力和速度耦合项采用 SIMPLIC 算法[111-113]。壁面采用恒热流密度设置；进口采用质量流量进口，进口温度设为 343 K；出口为压力出口[114]。
值的空气侧翅片结构参数优化结果。梭形翅片微通道气冷器空气侧采用错列梭形翅片，翅片与扁管间呈 45°夹角，其换热单元如图 4.1 所示。图4.1 梭形翅片微通道气冷器单元Fig.4.1 Shuttle shaped fin microchannel gas cooler unit4.2 响应面分析方法响应面（Response Surface）的概念是在 1951 年由 Box 和 Wilson 最先提出的[133]，它是由输入参数描述的输出参数的函数，它通过合理的实验设计数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续变攻角百叶窗翅片的传热及流动特性[J]. 吴学红,张林,赵中友,丁昌,龚毅,吕彦力. 工程热物理学报. 2016(09)
[2]新能源汽车高效空调的研究开发思路初探[J]. 黄国强. 制冷与空调. 2016(05)
[3]双D形流道内超临界二氧化碳传热特性数值研究[J]. 刘生晖,黄彦平,刘光旭,王俊峰,赵大卫,臧金光,昝元锋,郎雪梅,徐建军. 核动力工程. 2016(02)
[4]中国汽车空调行业淘汰HFC-134a技术选择与政策建议[J]. 别鹏举,苏燊燊,李志方,贾胜兰,张兆阳,方雪坤,胡建信. 气候变化研究进展. 2015(05)
[5]超临界CO2在三叶管内换热特性研究[J]. 刘遵超,王珂,古新,曹侃,刘彤,刘敏珊. 工程热物理学报. 2015(09)
[6]平行流换热器流量分配均匀性研究[J]. 吴学红,孟浩,丁昌,龚毅,吕彦力. 郑州大学学报(工学版). 2015(05)
[7]新型变角度百叶窗翅片换热器的性能研究[J]. 杨凤叶,赵鹏飞,周光辉. 低温与超导. 2015(06)
[8]汽车空调替代制冷剂的比较[J]. 孙西峰,韩杨. 制冷与空调. 2015(05)
[9]水平螺旋管内超临界CO2冷却换热的数值模拟[J]. 徐肖肖,吴杨杨,刘朝,王开正,叶建. 物理学报. 2015(05)
[10]基于响应面分析法的百叶窗翅片结构优化设计[J]. 毛航,王珂,王永庆,刘彤,刘敏珊. 化工设备与管道. 2015(01)
博士论文
[1]微通道蒸发器的优化设计及流量分配特性研究[D]. 刘巍.南京航空航天大学 2013
[2]采用微通道换热器的二氧化碳汽车空调系统研究[D]. 金纪峰.上海交通大学 2011
[3]平行流冷凝器的热分布特性和流量分配特性研究[D]. 鲁红亮.华中科技大学 2010
[4]热量运输机理及其在混沌流强化传热中的应用研究[D]. 孔松涛.郑州大学 2007
[5]超临界CO2流体特性及跨临界循环系统的研究[D]. 刘圣春.天津大学 2006
[6]二氧化碳跨临界循环换热与膨胀机理的研究[D]. 魏东.天津大学 2002
硕士论文
[1]二氧化碳微通道平行流气冷器流量分配特性研究[D]. 张蒙蒙.郑州大学 2015
[2]波纹锯齿翅片传热和流动特性数值模拟[D]. 李达.天津大学 2014
[3]平行流蒸发器制冷剂流量分配数值模拟与翅片性能优化[D]. 张永锴.华北电力大学 2014
[4]基于模糊控制的跨临界CO2汽车空调系统仿真与分析[D]. 耿芳.吉林大学 2013
[5]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
[6]跨临界CO2汽车空调系统仿真及性能控制分析[D]. 陶晶.吉林大学 2011
[7]二氧化碳汽车空调系统设计及研究[D]. 胡兵.上海交通大学 2011
[8]板翅式换热器翅片加工质量的实验研究[D]. 庹化丽.浙江大学 2008
本文编号：3074575
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
三叶管三维模型
图2.8 网格无关性验证Fig.2.8 Mesh independence verification图2.9 计算区域网格示意图Fig.2.9 Mesh of computational domain在压力恒定时，超临界 CO2的物性参数随温度变化较大，因此在 Fluent 计算时采用变物性设置，物性参数的输入采用 piecewise-liner 方法分段插值。超临界 CO2的物性参数通过软件 REFPROP 8.0 得到，计算过程考虑浮升力的影响，压力和速度耦合项采用 SIMPLIC 算法[111-113]。壁面采用恒热流密度设置；进口采用质量流量进口，进口温度设为 343 K；出口为压力出口[114]。
值的空气侧翅片结构参数优化结果。梭形翅片微通道气冷器空气侧采用错列梭形翅片，翅片与扁管间呈 45°夹角，其换热单元如图 4.1 所示。图4.1 梭形翅片微通道气冷器单元Fig.4.1 Shuttle shaped fin microchannel gas cooler unit4.2 响应面分析方法响应面（Response Surface）的概念是在 1951 年由 Box 和 Wilson 最先提出的[133]，它是由输入参数描述的输出参数的函数，它通过合理的实验设计数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续变攻角百叶窗翅片的传热及流动特性[J]. 吴学红,张林,赵中友,丁昌,龚毅,吕彦力. 工程热物理学报. 2016(09)
[2]新能源汽车高效空调的研究开发思路初探[J]. 黄国强. 制冷与空调. 2016(05)
[3]双D形流道内超临界二氧化碳传热特性数值研究[J]. 刘生晖,黄彦平,刘光旭,王俊峰,赵大卫,臧金光,昝元锋,郎雪梅,徐建军. 核动力工程. 2016(02)
[4]中国汽车空调行业淘汰HFC-134a技术选择与政策建议[J]. 别鹏举,苏燊燊,李志方,贾胜兰,张兆阳,方雪坤,胡建信. 气候变化研究进展. 2015(05)
[5]超临界CO2在三叶管内换热特性研究[J]. 刘遵超,王珂,古新,曹侃,刘彤,刘敏珊. 工程热物理学报. 2015(09)
[6]平行流换热器流量分配均匀性研究[J]. 吴学红,孟浩,丁昌,龚毅,吕彦力. 郑州大学学报(工学版). 2015(05)
[7]新型变角度百叶窗翅片换热器的性能研究[J]. 杨凤叶,赵鹏飞,周光辉. 低温与超导. 2015(06)
[8]汽车空调替代制冷剂的比较[J]. 孙西峰,韩杨. 制冷与空调. 2015(05)
[9]水平螺旋管内超临界CO2冷却换热的数值模拟[J]. 徐肖肖,吴杨杨,刘朝,王开正,叶建. 物理学报. 2015(05)
[10]基于响应面分析法的百叶窗翅片结构优化设计[J]. 毛航,王珂,王永庆,刘彤,刘敏珊. 化工设备与管道. 2015(01)
博士论文
[1]微通道蒸发器的优化设计及流量分配特性研究[D]. 刘巍.南京航空航天大学 2013
[2]采用微通道换热器的二氧化碳汽车空调系统研究[D]. 金纪峰.上海交通大学 2011
[3]平行流冷凝器的热分布特性和流量分配特性研究[D]. 鲁红亮.华中科技大学 2010
[4]热量运输机理及其在混沌流强化传热中的应用研究[D]. 孔松涛.郑州大学 2007
[5]超临界CO2流体特性及跨临界循环系统的研究[D]. 刘圣春.天津大学 2006
[6]二氧化碳跨临界循环换热与膨胀机理的研究[D]. 魏东.天津大学 2002
硕士论文
[1]二氧化碳微通道平行流气冷器流量分配特性研究[D]. 张蒙蒙.郑州大学 2015
[2]波纹锯齿翅片传热和流动特性数值模拟[D]. 李达.天津大学 2014
[3]平行流蒸发器制冷剂流量分配数值模拟与翅片性能优化[D]. 张永锴.华北电力大学 2014
[4]基于模糊控制的跨临界CO2汽车空调系统仿真与分析[D]. 耿芳.吉林大学 2013
[5]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
[6]跨临界CO2汽车空调系统仿真及性能控制分析[D]. 陶晶.吉林大学 2011
[7]二氧化碳汽车空调系统设计及研究[D]. 胡兵.上海交通大学 2011
[8]板翅式换热器翅片加工质量的实验研究[D]. 庹化丽.浙江大学 2008
本文编号：3074575
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