兩種結(jié)構(gòu)分液冷凝器的熱力性能與典型應(yīng)用研究.pdf

1、隨著能源需求的持續(xù)增加及其利用質(zhì)量要求的不斷提高，高效換熱技術(shù)已成為能源領(lǐng)域的重要科研方向。作為利用高干度冷凝強(qiáng)化換熱的新技術(shù)，分液冷凝強(qiáng)化換熱技術(shù)的出現(xiàn)及深入研究，將為空調(diào)制冷、冶金電力、石油化工等領(lǐng)域的節(jié)能減排產(chǎn)生作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
　　本文綜合運(yùn)用理論分析與實(shí)驗(yàn)研究的方法，對(duì)微通道分液冷凝器及常規(guī)管徑冷凝器的熱力性能進(jìn)行了深入研究。基于分段計(jì)算思想，開發(fā)出微通道分液冷凝器及常規(guī)管徑分液冷凝器管程優(yōu)化程序，通過管程數(shù)及其對(duì)冷凝器熱

2、力性能影響的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了冷凝器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其熱力性能的實(shí)驗(yàn)研究。最后，以配有雙管排冷凝器的1.5匹家用空調(diào)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)原型，完成了分液冷凝器對(duì)空調(diào)系統(tǒng)制冷量與EER的影響研究。
　　針對(duì)制冷劑質(zhì)量流量為0.017kgs-1～0.029kgs-1、分液后進(jìn)口干度為0.75～1.0的情況，采用管程優(yōu)化程序，完成管程數(shù)及其對(duì)冷凝傳熱系數(shù)及冷凝總壓降等熱力性能影響的理論研究。結(jié)果表明，管程數(shù)及管程換熱管數(shù)對(duì)微通道分液冷凝器冷凝傳熱系數(shù)及冷凝壓

3、力降均有明顯影響，且管程數(shù)是冷凝器優(yōu)化的關(guān)鍵;當(dāng)冷凝器的總換熱管數(shù)及熱負(fù)荷相同時(shí)，5管程最優(yōu)冷凝器的冷凝傳熱系數(shù)比3管程對(duì)應(yīng)值高11.9％～13.8％，且5管程最優(yōu)冷凝器的壓降比后者對(duì)應(yīng)值高138.7％～155.8％;管程進(jìn)口氣液分離程度與分液冷凝器的熱力性能成正比，當(dāng)分液后進(jìn)口干度從0.75升至1.0時(shí)，冷凝傳熱系數(shù)增大3.1％～5.6％，壓降則降低7.3％～11.9％。
　　以制冷劑R134a為工質(zhì)，完成進(jìn)口制冷劑質(zhì)量流速為4

4、50kgm-2s-1～770kgm-2s-1及平均干度為0.27～0.73時(shí)，單排微通道分液冷凝器定熱流條件下的熱力性能實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在較低制冷劑質(zhì)量流速（約570kgm-2s-1）及較低平均干度(約0.58)下，存在單排微通道分液冷凝器的冷凝傳熱系數(shù)超越普通單排平行流微通道冷凝器冷凝傳熱系數(shù)的現(xiàn)象;當(dāng)質(zhì)量流速為770kgm-2s-1時(shí)，其冷凝傳熱系數(shù)比普通單排平行流微通道冷凝器高6.7％。
　　以制冷劑R134a為工質(zhì)，完

5、成制冷劑高質(zhì)量流速(質(zhì)量流速為585kgm-2s-1～874kgm-2s-1)和高平均干度（約0.78）時(shí)，雙排微通道分液冷凝器定熱流條件下的熱力性能實(shí)驗(yàn)研究。研究表明，分液冷凝器的冷凝傳熱系數(shù)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)較普通雙排平行流微通道冷凝器對(duì)應(yīng)值高14.2％;雙排微通道分液冷凝器前后管排的換熱均勻性優(yōu)于普通雙排平行流微通道冷凝器情況，且其后管排的換熱量最大可達(dá)總換熱量的39.4％。此外，分析兩冷凝器前后管排沿程平均壁溫差可得出，分液冷凝器的前

6、后管排管內(nèi)壓降更均勻。
　　以制冷劑R134a為工質(zhì)，完成了單排Φ7mm管徑分液冷凝器和單排管翅式冷凝器在定進(jìn)口風(fēng)量及定熱流工況下的熱力性能實(shí)驗(yàn)研究。研究表明，在工質(zhì)高進(jìn)口質(zhì)量流速（560kgm-2s-1）及較高平均干度（約0.7）下，單排分液冷凝器的冷凝傳熱系數(shù)會(huì)超越普通管翅式冷凝器，且其壓降較普通管翅式冷凝器低30％以上;同時(shí)，相較常規(guī)管徑分液冷凝器，分液冷凝對(duì)微通道分液冷凝器熱力性能的影響更顯著。此外，依據(jù)熱力學(xué)第二定律評(píng)價(jià)

7、準(zhǔn)則得出，單排常規(guī)管徑分液冷凝器的整體熱力性能優(yōu)于同類普通冷凝器。
　　最后，以一款具有雙管排冷凝器的1.5匹家用空調(diào)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)原型，研究了雙排分液冷凝器對(duì)空調(diào)系統(tǒng)制冷量及EER的影響。在GB/T17758-2010名義標(biāo)準(zhǔn)工況下（室外側(cè)干球溫度/濕球溫度為35℃/24℃，室內(nèi)側(cè)干球/濕球溫度為27℃/19℃），獲得L-型雙排分液冷凝器1.5匹空調(diào)系統(tǒng)的最佳制冷劑(R410A)充注量為1150g，最佳毛細(xì)管長度為400mm。此外，

8、在GB/T17758-2010標(biāo)準(zhǔn)工況、室外環(huán)境溫度為27℃～43℃下，分液冷凝空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)耗功較原型系統(tǒng)低、冷凝器換熱量較原型系統(tǒng)高、EER與制冷量較原型系統(tǒng)分別高9.5％和4.3％、分液冷凝器的壓降較原型管翅式冷凝器約低40％。同時(shí)，基于熱力學(xué)第二定律對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行(火用)分析后發(fā)現(xiàn)，雙排分液冷凝器空調(diào)系統(tǒng)的(火用)效率比原型空調(diào)系統(tǒng)高0.7％～2.5％，進(jìn)而得出分液冷凝空調(diào)系統(tǒng)較原型空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)越的結(jié)論。
　　綜合上述研究