【摘要】：微通道換熱器因其熱效率高、制冷劑充注量小等特點,被廣泛應用于汽車空調,但當其作為家用空調系統(tǒng)蒸發(fā)器使用時會因為結露影響換熱性能。本文針對微通道換熱器結露工況下的流動和換熱性能進行模擬和實驗研究,對比分析模擬和實驗結果,探討影響換熱性能的關鍵因素。本研究建立了微通道換熱器百葉窗翅片的三維物理和數學模型,并根據其結構和換熱特點對物理模型進行了簡化。采用結構化網格和非結構網格對計算區(qū)域進行網格劃分,利用Fluent軟件模擬空氣進口狀態(tài)參數、迎面風速和冷凍水進口溫度對微通道換熱器的流動和換熱特性的影響,得到如下結論:1)絕大多數空氣均從百葉窗之間流過,其余流體從翅片之間的縫隙穿過�？諝鉁囟妊亓鲃臃较蛑饾u降低,在同一流進深度的情況下,靠近扁管(Z=1mm)處的空氣溫度相對較低,而對稱面(Z=5mm)的空氣溫度為相同流進深度情況下的最高值,空氣溫度在前半部分下降較快,故換熱過程主要發(fā)生在前半部分。2)微通道換熱器空氣出口溫度隨空氣進口溫度、相對濕度、迎面風速及冷凍水進口溫度的增加而增大�？諝鈧葔航惦S迎面風速的增加而增大,在迎風面尺寸及百葉窗翅片結構參數相同的條件下,空氣側壓降大小主要取決于Re數的大小,而迎面風速越大,Re數越大,故壓降隨迎面風速的提高而增大�？諝鈧葥Q熱系數亦隨空氣進口溫度、相對濕度、迎面風速的增加而增大,隨冷凍水進口溫度的提高而減小。在空氣進口溫濕度和冷凍水進口溫度不變的情況下,隨著迎面風速的提高,壓降的增幅從開始的25.3%下降到6.4%,空氣側換熱系數的增幅則從12.7%下降至6%�？諝鈧冗M出口壓降增大到85Pa左右時,其增量開始迅速減小,這是由其外形尺寸和翅片結構參數共同決定的。當空氣進口溫濕度和迎面風速一定時,冷凍水進口溫度每提高1℃,空氣側換熱系數大約平均下降5.4%左右。本研究中建立了微通道換熱器性能測試實驗臺,由移動冷源為系統(tǒng)提供冷凍水。通過模擬換熱器表面結露工況,改變空氣進口狀態(tài)參數、迎面風速和冷凍水進口溫度對微通道換熱器換熱表面結露的性能進行實驗研究,得出如下結論:1)隨著空氣進口溫度和相對濕度的升高,空氣出口溫度、壓降、空氣側換熱系數和制冷量均增大。在迎面風速和冷凍水進口溫度不變的情況下,空氣進口溫度每升高1℃,壓降、空氣側換熱系數和制冷量分別增大5%、4%和2%;相對濕度每提高10%,壓降、空氣側換熱系數和制冷量分別增大8%、12%和3%。當各影響因素均不變時,結露后期的壓降比結露初期約增大150%,而空氣側換熱系數和制冷量比結露初期各自分別下降23%和18%左右。2)隨著迎面風速的增大,空氣出口溫度、壓降、空氣側換熱系數和制冷量均不同程度變大。在空氣進口溫濕度和冷凍水進口溫度不變的情況下,迎面風速每提高0.25m/s,空氣出口溫度、壓降、空氣側換熱系數和制冷量大約增大5%、20%、13%和9%。當迎面風速在較小范圍內變化時,結露后期的壓降比結露初期至少增大一倍,空氣側換熱系數和制冷量比結露初期分別降低了24%和7%。3)隨著冷凍水進口溫度的升高,空氣出口溫度逐漸升高,壓降、空氣側換熱系數和制冷量均逐漸減小。當空氣進口溫濕度和迎面風速一定時,冷凍水進口溫度每提高1℃,空氣出口溫度增大5%,壓降、空氣側換熱系數及制冷量分別平均下降8.3%、7.6%和3%。根據模擬和實驗的對比結果來看,壓降、空氣側換熱系數的實驗測試值和模擬計算值隨迎面風速的變化趨勢基本一致,誤差也在較小范圍內。綜上可知,結露對壓降的影響最大,結露初、后期壓降的增量最高可達兩倍以上;其對空氣側換熱系數的影響也較大,結露前后下降幅度大約在20%~30%范圍內;換熱器制冷量受結露的影響最小,結露前后的制冷量降低了5%~9%左右,但從換熱器的換熱能力本身來講,這也是不容忽視的。在換熱器表面結露工況下,隨著空氣進口溫度、相對濕度和迎面風速的提高,空氣出口溫度、壓降、空氣側換熱系數和制冷量均有不同程度的增大,故存在的空氣進口溫度、相對濕度和迎面風速的最佳組合使得空氣出口溫度和壓降保持在較小的范圍內,而換熱器的換熱效果又比較可觀。隨著冷凍水進口溫度的升高,空氣出口溫度逐漸升高,壓降、空氣側換熱系數和制冷量均逐漸減小,所以在保證空氣出口溫度和壓降符合要求的前提下,應盡量降低冷凍水的進口溫度以達到提高換熱器換熱性能的目標。本文對微通道換熱器結露工況下的性能進行了較為全面的研究,分析了換熱器空氣側進口參數、迎面風速、冷凍水進口溫度及結露過程對其性能的影響,具有一定科研意義和實用價值,可以為微通道換熱器應用于家用及商用空調系統(tǒng)提供參考。
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【學位授予單位】：天津商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU831

【引證文獻】

相關會議論文 前1條

1 張榮榮;楊靜;陸向迅;蔣建龍;劉孝新;黃寧杰;;微通道換熱器在戶式中央空調上應用的實驗研究[A];中國制冷學會2009年學術年會論文集[C];2009年

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本文編號：2317640