信息与通信美的技术交流换热器.pptx
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1、1 1内内 容容 提提 要要1.1.研究背景研究背景2.2.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的特点热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的特点3.3.热泵空调中冷凝与蒸发两用相变换热器的研究思路热泵空调中冷凝与蒸发两用相变换热器的研究思路4.4.支路数对热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器性能的影响支路数对热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器性能的影响 5.5.流路布置对热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器性能的影响流路布置对热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器性能的影响 6.6.后续研究计划与思路后续研究计划与思路2 21.研究背景研究背景(1)空调)空调能效标识能效标识的强制执行,的强制执行,铜价铜价的上涨,市场竞争的加的
2、上涨,市场竞争的加剧,迫切需要开展剧,迫切需要开展节能节能研究。研究。(2)制冷系统的四大部件中,)制冷系统的四大部件中,翅片管式翅片管式冷凝器与蒸发器设计冷凝器与蒸发器设计主要依赖经验和模仿,缺乏理论指导。主要依赖经验和模仿,缺乏理论指导。(3)热泵空调中是)热泵空调中是冷凝与蒸发两用冷凝与蒸发两用相变换热器,相关研究有相变换热器,相关研究有利于利于同时提高同时提高制冷循环和制热循环的效率。制冷循环和制热循环的效率。(4)热泵空调中冷凝与蒸发两用相变换热器,必须能适应宽)热泵空调中冷凝与蒸发两用相变换热器,必须能适应宽工况(工况(干、湿、结霜工况干、湿、结霜工况)、大流量范围()、大流量范围
3、(制冷循环与制制冷循环与制热循环流量不同热循环流量不同)、多种相变过程()、多种相变过程(冷凝与蒸发冷凝与蒸发)等特点。)等特点。3 32.2.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的特点两用换热器的特点(1)宽工况宽工况:冷凝器(干工况),蒸发器(干、湿、结霜工况);:冷凝器(干工况),蒸发器(干、湿、结霜工况);(2)制冷剂物性非线性:制冷剂物性非线性:相同压降在蒸发器低温区引起的饱和温度的变相同压降在蒸发器低温区引起的饱和温度的变化幅度比冷凝器高温区要大;化幅度比冷凝器高温区要大;(3)两流体间的流动型式变化:两流体间的流动型式变化:在制冷循环为进口,制热循环则为出口,在制冷
4、循环为进口,制热循环则为出口,但空气流动方向不变,顺、逆流形式发生变化;但空气流动方向不变,顺、逆流形式发生变化;(4)风速非均匀分布的影响:风速非均匀分布的影响:使基于过热度负反馈控制的蒸发器性能衰使基于过热度负反馈控制的蒸发器性能衰减,甚至引起控制振荡;减,甚至引起控制振荡;(5)空气侧与制冷剂侧的热阻相当:空气侧与制冷剂侧的热阻相当:新研究表明,甚至在过热段、低干新研究表明,甚至在过热段、低干度段主要热阻位于制冷剂侧,是内肋管广泛使用的基础;度段主要热阻位于制冷剂侧,是内肋管广泛使用的基础;(6)气体或气液两相混合物分配气体或气液两相混合物分配:冷凝器时存在气体在各支路间的分配,:冷凝器
5、时存在气体在各支路间的分配,蒸发器时气液混合物的分配;蒸发器时气液混合物的分配;(7)流路布置:流路布置:支路数、流路布置、翅片类型等相关研究比较匮乏,支路数、流路布置、翅片类型等相关研究比较匮乏,难以同时提高制冷和制热循环的效率;难以同时提高制冷和制热循环的效率;4 43.3.热泵空调中冷凝与蒸发两热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路用换热器的研究思路要求出口总要求出口总要求出口总要求出口总过热度过热度过热度过热度5 5出口带总流量出口带总流量5%的液体的液体出口过热出口过热出口过热出口过热度度度度2828R22在蒸发温度在蒸发温度3时,潜热为时,潜热为202.61202.61kJ/kg
6、kJ/kg,显热,显热0.74177 0.74177 kJ/kgKkJ/kgK,潜显热比为,潜显热比为273273倍,则将最下面支路倍,则将最下面支路液体汽化液体汽化并并过过热热至至55,其他两个出口过热度,其他两个出口过热度 28285 53.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路1.1.影响换热器性能的关键因素影响换热器性能的关键因素a.风速分布取决于风速分布取决于流道流道、风机与换热器的空间、风机与换热器的空间相对位置相对位置;可改进余地很小可改进余地很小b.制冷剂流量可通过制冷剂流量可通过分液器、分液毛细管长度、集气管分液器、分液毛细管长度
7、、集气管调整;调整;工艺麻烦,易出错,生产效率低工艺麻烦,易出错,生产效率低c.换热面积可通过换热面积可通过流路布置流路布置来调整;来调整;易实现易实现 2.2.关键因素关键因素关键因素关键因素分析分析分析分析最简单易行的解决方案:最简单易行的解决方案:制冷剂流量均匀分配,换热面积大制冷剂流量均匀分配,换热面积大 小取决于风速分布。小取决于风速分布。(1)风速分布风速分布与与制冷剂流量制冷剂流量的匹配的匹配(2)制冷剂流量制冷剂流量与与换热面积换热面积的匹配的匹配6 63.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路3.换热器内制换热器内制冷剂分配冷剂分
8、配(a)等阻力等阻力模型:模型:(1 1)冷凝器:气体易均匀分配,集气管与分支管的结构)冷凝器:气体易均匀分配,集气管与分支管的结构(2)蒸发器:气液两相难均匀分配)蒸发器:气液两相难均匀分配(b)等流量等流量模型:模型:(a)等阻力模型:等阻力模型:入口入口无无分液器及分液毛细管,制冷剂的流量分配主要分液器及分液毛细管,制冷剂的流量分配主要 依据换热器内阻力特性,阻力大流量小,阻力小流量大。依据换热器内阻力特性,阻力大流量小,阻力小流量大。风速分布、换热面积、制冷剂流量都会影响阻力特性,流路布置设风速分布、换热面积、制冷剂流量都会影响阻力特性,流路布置设计的要求高,难度大计的要求高,难度大(
9、b)等流量模型等流量模型:入口入口有有分液器及分液毛细管,压降远大于换热器的,制分液器及分液毛细管,压降远大于换热器的,制 冷剂在各支路间均匀分配。冷剂在各支路间均匀分配。制冷剂易均匀,换热面积根据风速大小来匹配制冷剂易均匀,换热面积根据风速大小来匹配 7 73.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路4.流路布置流路布置(1)支路数支路数:协调制冷剂:协调制冷剂压降压降与与温度分布温度分布的关系,协的关系,协 调总传热系数与传热温差调总传热系数与传热温差关系关系;(2)流路布置流路布置:改变传热系数与传热温差的空间分布,:改变传热系数与传热温差的空
10、间分布,优化总传热系数与传热温差的优化总传热系数与传热温差的空间分布空间分布;(3)翅片类型翅片类型:协调管外干、湿、结霜工况下空气侧的流:协调管外干、湿、结霜工况下空气侧的流 动与传热特性,综合空气流量和传热系数;动与传热特性,综合空气流量和传热系数;(4)支路汇合与分歧支路汇合与分歧:汇合可增大过冷度、提高制冷剂单:汇合可增大过冷度、提高制冷剂单 相区的传热系数;分歧减小大压降相区的传热系数;分歧减小大压降 区域的制冷剂流量,减小压降区域的制冷剂流量,减小压降8 83.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路Indoor UnitDistribu
11、torin1in2in3in4out1out2out3out4EVA inEVA out实例实例1等阻力条件下,优化等阻力条件下,优化流路布置,制冷量从流路布置,制冷量从6628W提高到提高到7280W9 93.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路实例实例2其中一个支路其中一个支路中部中部温度温度在加氟过程中在加氟过程中逐渐降低逐渐降低10103.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路实例实例2冷凝器时冷凝器时集气管与集气管与分支管结分支管结构影响构影响11113.3.热泵空调中冷凝与蒸发热泵空调中冷
12、凝与蒸发两用换热器的研究思路两用换热器的研究思路实例实例2冷凝器时,冷凝器时,A比比E支管的支管的流量大流量大2倍倍12123.3.热泵空调中冷凝与蒸发两热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路用换热器的研究思路实例实例3根据根据风速分布风速分布去设去设计计换热面积换热面积,尤其,尤其是是迎风第一排迎风第一排的面的面积积13134.4.支路数对冷凝与蒸发两用支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响换热器性能的影响制冷剂制冷剂流向流向为制冷循环作为制冷循环作蒸发器蒸发器时,制热循环时进、时,制热循环时进、出口刚好相反出口刚好相反14144.4.支路数对冷凝与蒸发两用支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能
13、的影响换热器性能的影响几何结构参数几何结构参数单位单位数值数值带翅管长带翅管长mm400管内径管内径mm8.82 管外径管外径mm9.52管间距管间距mm25.4排间距排间距mm22管排数管排数2每排管根数每排管根数24翅片类型翅片类型平直翅片平直翅片翅片厚度翅片厚度mm0.11管内表面管内表面光管光管空气流量空气流量m3min-112表表表表1 1 换热器的几何结构参数换热器的几何结构参数换热器的几何结构参数换热器的几何结构参数 15154.4.支路数对冷凝与蒸发两用支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响换热器性能的影响制冷剂制冷剂进风进风进口干度进口干度出口饱和温度出口饱和温度/出口过热度
14、出口过热度/干球温度干球温度/湿球温度湿球温度/0.2552719制冷剂制冷剂进风进风进口饱和温度进口饱和温度/进口过热度进口过热度/出口过冷度出口过冷度/干球温度干球温度/湿球温度湿球温度/503552015表表2 蒸发器模拟的约束条件蒸发器模拟的约束条件表表3 冷凝器模拟的约束条件冷凝器模拟的约束条件16164.4.支路数对冷凝与蒸发两用支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响换热器性能的影响17174.4.支路数对冷凝与蒸发两用支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响换热器性能的影响(1)蒸发器的换热量,随支路数增大)蒸发器的换热量,随支路数增大先升后降,先升后降,最小值比最大值最小值比最大
15、值少少23.2%,存在使换热量最大的存在使换热量最大的最佳支路数最佳支路数;冷凝器的换热量;冷凝器的换热量单调递减,单调递减,最小值比最小值比 最大值最大值少少40.55 ;(2)蒸发器的压降大于冷凝器的压降;)蒸发器的压降大于冷凝器的压降;18184.4.支路数对冷凝与蒸发两用支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响换热器性能的影响(1)蒸发器支路数减少时,压降增大,再加上低温区对压降较敏感,抬高了)蒸发器支路数减少时,压降增大,再加上低温区对压降较敏感,抬高了 蒸发器的进口温度,蒸发器的进口温度,减小了传热温差减小了传热温差;(2)实验时,蒸发器进口、中部、出口温度不同的主要原因就是:相变换
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