考虑扁管换热的平行流蒸发器制冷剂两相分配特性

考虑换热扁管中制冷剂的相变过程,采用SST(shear stress transm ission)k⁃ω湍流模型和Eulerian-Eulerian两相流模型对平行流蒸发器内的制冷剂两相分配特性进行研究。发现制冷剂质量流量和入口干度的增加均会导致制冷剂分配均匀性下降:当制冷剂质量流量从15g·s^(-1)增加到25 g·s^(-1),入口干度从0增加到0.3时,总流量分配不均匀指标分别升高39.4%和50.8%。适当增加出口集管内径和蒸发器长宽比有利于改善制冷剂分配的均匀性:出口集管内径增加一倍,总流量分配不均匀指标降低41.8%;长宽比从1.005增大到1.455,制冷剂分配不均匀指标降低21.6%。

有限通道内热空气顺流掺混NaCl水溶液喷射闪蒸的数值模拟

为实现高浓度含盐废水的高效脱盐,开展了对有限通道内NaCl水溶液在喷射闪蒸和顺流掺混热空气共同作用下的蒸发性能研究。在实验研究的基础上,从该过程中过热度控制的非平衡蒸发到对流控制的平衡蒸发建立了贯通的数学物理模型,计算结果与实验结果的主体偏差小于5%。使用该模型在液滴群初始粒径为30~110μm、初始温度为120℃、初始盐质量分数为0~0.1、初始速度为20 m/s、掺混热空气速度为5~15 m/s、温度为100~200℃的范围内开展了数值模拟。结果表明:液滴群的温度、速度、粒径以及盐质量分数的分布均呈现雾羽边缘变化快、喷射轴线处变化慢的特点;随着喷射距离的增大,液滴群粒径、速度、温度的截面平均值均降低,而平均盐质量分数升高;液滴初始盐质量分数的增大对上述参数的沿程变化无明显影响。定义蒸发效率为给定喷射距离内液滴群总蒸发质量与初始质量之比,减小液滴初始粒径、提高掺混热空气温度的同时降低热空气流速是提高蒸发效率、强化液滴浓缩的有效途径。蒸发效率的半经验计算数值与模拟值主体误差小于±15%。该研究结果可为工业脱盐装置的设计和运行提供一定的参考。

双D形管高效换热平行流蒸发器设计

为提升集液管封堵的可靠性,使其更加适用于高压力工况,进一步提高换热效率,设计了一种双D形管平行流冷凝器。设计的双D形管平行流冷凝器主要包括两层芯体、第一双D形管A、第二双D形管B。其长度方向的剖面为D形第一管体、D形板的第一插板、第一插槽、第二插槽等。通过设置第四插板,有效地均匀输送流体,延长了流体路径,提高了平行流蒸发器的热交换效率。第一插板插入第一插槽内实现了双D形管端部,并通过焊接的方式实现封堵,可承受更大的流体压力,封堵可靠性高。双D形管平行流冷凝器在减轻重量、提高集液管封堵的可靠性以及换热效率等方面具有突出优势,是我国汽车空调行业推广应用平行流冷凝器向轻量化、节能、环保方向发展的必然趋势,具有广阔的市场应用前景。

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降。在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主。研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大。

蒸发式冷凝器顺流式和逆流式换热性能实验

对蒸发式冷凝器顺流式和逆流式两种不同方式的换热性能进行实验研究。搭建了蒸发式冷凝器换热性能实验台,分别在顺流式和逆流式条件下,对冷凝器喷淋密度和迎面风速对换热性能的影响进行理论和实验研究。结果表明:随着迎面风速的提高,喷淋密度增大,在顺流和逆流条件下,总换热系数均呈现上升的趋势,最后达到一个最大值,逆流式条件下的换热性能高于顺流式;在迎面风速为3.28 m/s,喷淋密度为0.057 kg/(m·s)条件下,顺流式的总传热系数最大为616 W/(m2·K),逆流式总传热系数可达到628 W/(m2·K)。在相同条件下,逆流式的传质系数及能效比EER均优于顺流式。

微通道平行流蒸发器流程布置研究与分析

微通道平行流蒸发器作为新一代汽车空调用蒸发器正在逐步取代传统的层叠式蒸发器,但是目前业界对微通道平行流蒸发器的流程排布对其性能的影响还不是十分清晰。针对微通道平行流蒸发器的双排结构,利用仿真和实验的方法对两组不同流程结构的蒸发器进行了性能分析,建立的模型仿真结果与实验结果误差在±10%以内。对于不同流程的微通道平行流蒸发器的仿真与实验结果表明,2流程设计比4流程设计具有更好的传热与压降特性。

平行流蒸发器制冷剂流量分配特性

采用标准k-ε模型和Eulerian模型对平行流蒸发器集管内两相制冷剂分配特性进行模拟,发现在集管加入分流管后,制冷剂流量分配不均匀性得到明显改善.在此基础上,分别对扁管插入集管的深度、分流管开孔率对流量分配的影响情况展开分析.发现当扁管伸入集管深度大约在分流管下方1/2时流量分配均匀性最好;对比不同开孔率时的流量分配情况,发现随着开孔率的增大流量分配均匀性先变差后变好,之后随着开孔率进一步增大,流量分配均匀性又变差.分流管在小开孔率下,需要注意与制冷系统中节流阀的匹配.

新型车用空调平行流蒸发器湿工况性能的研究

对新型车用空调平行流蒸发器湿工况性能进行了试验研究,并与层叠式蒸发器进行了比较。动态浸渍试验结果表明平行流蒸发器凝水排除能力较优;焓差法试验结果表明,在不同的稳定工况下,与层叠式蒸发器相比,平行流蒸发器的制冷能力较强(最高差3.3%),空气侧压降较高,全换热系数大21.3%～29%,除湿率略高。试验结果总体表明,新型平行流蒸发器性能优良,完全可以取代层叠式蒸发器。

单流程蒸发器表面温度场均匀性的影响因素研究

改善蒸发器表面温度场的均匀性对提高其换热效率具有决定性作用。设计出一种类似平行流蒸发器的圆管单流程蒸发器,改变其集液管和蒸发管衔接处的孔径大小以及制冷剂入口流速,并进行了蒸发器管路的水力计算和相应的实验研究,得出管路中间截面的温度分布。模拟结果表明:在结构一定的条件下,集液管内的制冷剂来流速度具有决定性作用。当集液管内的来流速度在0.04m/s时,蒸发器各支管的温度分布最为均匀;同时在制冷剂流量一定时,支管数及各蒸发管与集液管衔接处的孔径大小也影响着温度分布。试验结果证明了此结论:在一定的液态制冷剂集管入口流速下,最小孔径为0.4mm时,具有8根支管的单流程蒸发器比10根支管的单流程蒸发器具有均匀的温度场。研究结果为研发高效率的平行流蒸发器提供了一定的理论和试验基础。

车用微小通道蒸发器制冷剂流量分配特性

以整体平行流微小通道蒸发器模型为基础,从进口管相对集管位置、出口管相对集管位置、扁管与集管相对组合高度三方面对四流程蒸发器流量分配问题进行研究,并引入分别表示这三种相对位置关系的量纲一参数P′in、P′out及H.计算结果显示当P′in=0.591,P′out=0.402,H=0.239时,制冷剂流量分配均匀性最好.综合考虑这三种结构参数的影响,得到一种优化结构,使得流量分配的均匀性大大提高,不均匀度S比初始结构减小20%.

基于新流动沸腾传热关联式的微通道平行流蒸发器数值模型

提出了一种基于新流动沸腾传热关联式的微通道平行流蒸发器数值模型,并与文献中的实验数据进行对比,以验证微通道平行流蒸发器数值模型的正确性.其中,在制冷剂流量为34.6~245.6kg/h,蒸发压力为200~500kPa的条件下,分析了4种流动沸腾传热关联式对所提出的数值模型的影响.结果表明,在所采用的99%的实验数据下,新流动沸腾传热关联式的预测误差在±30%范围内.与此同时,采用所提出的微通道平行流蒸发器数值模型预测微通道平行流蒸发器的制冷量、制冷剂过热度、空气侧和制冷剂侧压降所产生的平均绝对误差分别为1.5%、18.8%、14.2%和19.8%.

平行流蒸发器耦合传热的数值模拟

为了验证模型的正确性,针对一种平行流蒸发器,建立了3D和2D计算模型。并采用fluent软件和3D耦合传热计算模型,分析了迎面风速变化时空气侧的主要结构参数(翅片间距、翅片厚度、百叶窗间距和百叶窗角度)对空气侧传热系数和压降的影响规律。

汽车空调38 mm平行流蒸发器翅片参数研究

采用CFD数值模拟及实验研究相结合的方法,分析38 mm平行流蒸发器翅片开窗角度、翅片间距、翅片布置对换热性能的影响,为38 mm平行流式蒸发器的优化设计提供理论参考.

环境参数对平行流蒸发器结霜动态性能的影响

本文在焓差法空调器性能实验台上对一个汽车空调用平行流蒸发器的结霜过程进行了实验研究。在不同进风温度、进风相对湿度和风速等环境参数下,分析了蒸发器的翅片霜层厚度、结霜量、制冷量和空气压降随结霜时间的变化规律。结果表明不同环境参数对平行流蒸发器结霜的影响有较大差别,而且霜层生长规律与蒸发压力的变化密切相关。

平行流蒸发器冷凝水排除问题研究

平行流换热器因其结构紧凑、换热效率高,被当作冷凝器广泛地应用于汽车空调系统。近年来,又作为蒸发器被应用于家用空调器。但是,平行流蒸发器的冷凝水排除问题限制了其在家用空调器的应用发展和普及。本文针对家用空调器用的平行流蒸发器的冷凝水排除问题进行综合性评述,系统讨论蒸发器材料表面特性、蒸发器布置及导流、蒸发器内通道均流等因素对冷凝水排除的影响。

平行流蒸发器制冷剂侧的换热性能研究

平行流蒸发器是紧凑型换热器,制冷剂在微通道扁管的传热与传质是一个复杂、但有应用价值的课题,本文针对某车38mm平行流蒸发器的实验研究发现:制冷剂体积流量为0.42 L/min时,换热性能达到最佳;同时借助CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟分析得知:在集流管处设置节流环,可以控制制冷剂在各扁管的分布均匀,亦是提高换热性能的有效手段,为38mm平行流式蒸发器的优化设计提供理论参考.

翅片厚度对平行流蒸发器换热性能的影响

平行流蒸发器是双排扁管布置的换热器,空气侧采用间断型扩展表面的波纹型百叶窗翅片,制冷剂侧采用小水力直径的非圆截面微通道多孔铝制扁管,本文选用适合于该微尺度强化换热结构的传热和压降关联式,对某一四流层布置的平行流蒸发器建立数学模型。并通过模拟计算不同翅片厚度对换热器换热性能的影响,发现在其他条件不变的情况下,制冷剂质量流量、换热量、制冷剂流动阻力和空气侧通风阻力都随翅片厚度的增加而增加,并且换热量,制冷剂流阻和通风阻力的增量百分比与制冷剂流量的增量很相近。

多元平行流蒸发器数值模拟与性能分析

针对多元平行流蒸发器特殊的结构,选用合适的传热和压降关联式,建立了多元平行流蒸发器数学仿真模型,对管内制冷剂和空气侧的流动和换热进行数值仿真。运用该模型对影响蒸发器性能的各种重要参数进行了研究,可用于指导多元平行流蒸发器的设计和优化。

多元平行流蒸发器空气侧换热与流动特性模拟

模拟分析了多元平行流蒸发器百叶窗肋片空气侧流动和换热特性,得到了不同百叶窗角度下的压力场和温度场。将数值模拟计算所得的空气侧换热系数和压降与相关文献实验关联式的计算结果进行了比较,验证了数值模拟所采用的模型和方法的可行性。分析了百叶窗间距对空气侧传热和阻力特性的影响,发现存在一个最佳的百叶窗间距,使空气侧换热系数最大。

并联蒸发管内两相流密度波型脉动线性分相模型

两相流密度波型脉动理论分析方法可以分为两大类:一类是数值解析法,另一类是近似分析法。数值分析法已经有很多学者进行了大量研究,而近似分析法研究相对少一些,特别是运用系统控制原理的方法来分析两相流密度波型脉动就更少,本文运用系统控制原理的方法来研究两相流密度波型脉动,提出了描述并联沸腾管内两相流密度波型脉动的线性分相模型,导出了描述系统稳定性的状态空间表达式,计算了质量流速、热负荷和系统压力的变化对系统特征方程式的特征根的影响。结果表明:各个参数对密度波型脉动界限值的影响规律与实验值是一致的。