家用空气源热泵热水器微通道冷凝器仿真研究

为提升家用空气源热泵热水器水箱外微通道冷凝器的性能,建立了家用空气源热泵热水器水箱外微通道冷凝器的准稳态模型,实验验证结果显示模型误差能控制在±9%以内。依据模型对微通道冷凝器的换热量、换热系数、压降等性能进行仿真研究。结果发现,微通道冷凝器为四流程时能够减小压降并保证换热量满足需要;关键参数微通道截面的最佳尺寸在1.6~2.6 mm^(2)系统性能最优,同时扁管内微通道数应控制在16~24根。研究结果为家用空气源热泵热水器微通道冷凝器的设计提供借鉴。

不同热负荷下微通道冷凝器的运行特性

以R404A为制冷剂,对冷库内不同热负荷条件下的微通道冷凝器的特性及对制冷系统COP的影响进行了研究,并将其与常规冷凝器的特性以及制冷系统的COP进行比较。结果表明,在一定的的制冷剂充注量下,微通道冷凝器的出口压力随着热负荷的增大而增大,但是其进出口温度基本保持不变;在制冷系统中,和常规的冷凝器制冷系统相比,微通道冷凝器制冷系统具有更小的进出口温度,并且进出口温差也小,同时COP相应地高出50%。

基于六流程微通道冷凝器的空调样机实验研究

采用6流程40扁管微通道冷凝器试制了一台6kW窗式空调样机,在标准焓差实验室提供的T1工况,T3工况和T3最大工况等三种工况下实验研究了该样机的性能,结果表明:在T1工况下与采用传统翅片铜管的样机相比,制冷量提高了4.27%约254W,输入功率减少了204W,而能效比则提高了12.32%,达到了2.28,可见,采用微通道冷凝器能够明显提高空调系统的容量,降低能耗,提高空调效率;T3工况和T3最大工况下该空调样能够保持正常运行,表明该空调样机配置合理,且满足T3类型炎热气候地区的要求。

冰箱用微通道冷凝器分相集总参数模型

采用微通道换热器作为冷凝器的冰箱得到快速发展,对于该类冰箱的动态特性仿真需要建立可以实现冰箱用微通道冷凝器性能快速与准确预测的模型。首先将微通道冷凝器单个流程内的所有扁管简化成一根单管,每个流程简化为一个单元,进而建立微通道冷凝器的分相集总参数模型,并基于能量收敛准则对模型进行迭代求解。开发的模型嵌入已有的冰箱动态仿真平台,模拟24h的冰箱动态性能耗时小于3min;计算实例显示,预测的冰箱整体能耗与实验结果误差小于9.5%。

微通道冷凝器的相变换热仿真与结构优化设计

为改善微通道冷凝器制冷剂侧的流动均匀性,提高换热能力,以扁管插入深度、入口管插入深度和入口管位置等参数为设计变量,流动均匀性、压降和出口温度为目标,采用Optimate+模块对三维冷凝器模型进行多目标多参数优化。采用定向网格对扁管进行网格处理,提高了网格的精度和计算速度。以VOF模型和蒸发冷凝模型进行冷凝器整体相变仿真分析,研究制冷剂在流道中流动的不均匀现象。结构优化后,最终使冷凝器的出口温度降低1.7 K,压降减小39 kPa。

风冷式微通道冷凝器的性能拟合计算模型

建立一套基于测试数据的非线性回归拟合的关联式组,用于计算风冷式微通道冷凝器的冷凝传热性能。通过改变进风温度、进风风量、进入冷凝器的制冷剂质量流量等测试参数以获取宽广运行范围内的性能测试数据,从而拟合出冷凝器的冷凝温度和液相温度关联制冷剂质量流量、进风温度、进风风量和风机运行台数4个变量的非线性拟合关联式。与测试数据对比,关联式对95%的冷凝温度测试值的拟合偏差为-1^+3℃,对94%的液相温度测试值的拟合偏差为-1.5~2.5℃。

微通道冷凝器与传统冷凝器运行特性比较

微通道换热器由于很好的换热特性,受到广泛的关注。在传统制冷系统的基础采用R404A制冷剂,研究了冷库内不同热负荷对微通道冷凝器的换热特性和对系统COP的影响,并与相同制冷剂充注量下传统管翅式换热器进行了对比研究。在改变冷库内热负荷条件下,主要有以下结论:随着冷库热负荷的增加,微通道冷凝器出口压力和系统COP整体趋势是增大的,COP值最大值接近1.0,出口温度约为32℃,进口温度约为80℃;同等冷库热负荷下,微通道冷凝器的进出口温度及温差都低于常规管翅式冷凝器进出口温度及温差,其COP远大于常规冷凝器系统的COP,最大差值将近0.4,比常规冷凝器系统提高近69%。

微通道冷凝器用于地铁空调机组的试验分析

对地铁空调机组采用微通道冷凝器替代翅片管式冷凝器进行试验研究,2个试验样件的迎风面积基本一致。试验结果表明:在额定制冷工况及最大负荷制冷工况下,采用微通道冷凝器替代翅片管式冷凝器的空调机组,额定制冷量提高7.7%,额定EER提高6.7%,充注量降低53%,单个冷凝器质量降低70%,厚度降低80%,材料成本降低56%。因此,微通道冷凝器替代翅片管式冷凝器用于地铁空调机组具有较大优势,具有较高的研究和参考价值。

外绕微通道冷凝盘管结构对热泵热水器性能的影响

为了探究微通道热泵热水器的结构优化方向,建立包含蒸汽压缩热泵系统模型和水箱传热模型的耦合模型,利用数值模拟的方法对比等/变扁管间距形式的系统的水箱温度分布、传热效果和系统性能,并探究在变扁管间距结构形式下初始扁管间距和通道尺寸对系统传热性能的影响规律。研究结果表明:采用变扁管间距结构系统的水温在各个特征时刻均高于采用等扁管间距结构系统的水温,前者的水箱温升速度明显高于后者的水箱温升速度;在整个加热过程中,等扁管间距式热泵热水器和变扁管间距式热泵热水器的水侧平均努塞尔数分别为157.42和165.41,系统总能效比分别为4.23和4.50,变扁管间距式系统的传热和节能效果得到改善;初始扁管间距分别为8.0,9.5和11.0 mm的3种变扁管间距系统在整个加热过程中水侧平均水侧努塞尔数分别为165.41,155.96和150.16;通道当量直径分别为0.86,1.02和1.23 mm的3种变扁管间距系统在整个加热过程中水侧平均水侧努塞尔数分别为167.67,165.41和156.90,呈现出初始扁管间距和通道尺寸越小换热效果越好的趋势。采用变扁管间距布置的冷凝盘管结构有利于热泵热水器系统的传热强化,进而优化了系统运行。

电冰箱用微通道冷凝器制冷剂侧传热与压降特性试验研究

建立电冰箱换热器试验台,对具有百叶窗翅片的微通道冷凝器制冷剂侧的传热和压降进行测试。结果表明:随着制冷剂质量流速的增加,冷凝器换热量、换热系数及制冷剂流动压降均增大,在冷凝压力为1.46MPa,制冷剂质量流速从90 kg/(m^2·s)增加到150 kg/(m^2·s)时,换热量、换热系数和压降分别增加63%,116%和166%;随着冷凝压力的升高,换热量增大,换热系数减小,在制冷剂质量流速为150 kg/(m^2·s)时,冷凝压力为1.46 MPa与冷凝压力为1.16 MPa相比,换热量增加12%,换热系数降低39%。

微通道冷凝器在城市轨道交通车辆变频热泵空调上的应用

在城市轨道交通车辆变频热泵空调机组翅片管冷凝器的基础上,对微通道冷凝器的应用进行了研究。结果表明:采用微通道冷凝器,机组制冷剂充注量降低27.27%;同压缩机频率下,机组制冷量和能效比分别上升1.12%和5.73%,制热量和能效比分别下降20.46%和5.85%;微通道冷凝器结霜快而均匀,多次结、除霜后换热器边角处有积霜现象。

微通道冷凝器性能研究及影响因素分析

本文通过数值模拟的方法,对一种用于热泵热水器的微通道冷凝器的传热流动性能进行研究,并分析了翅片间距,传热温差及扁管厚度对冷凝器性能的影响。结果表明,相对于外绕铜管冷凝器,微通道冷凝器传热性能有较大提高,增大温差能明显提高其传热性能,而翅片间距和扁管厚度对传热性能影响不大。

不同流程布置及迎面风速下的微通道冷凝器性能研究

本文通过R134a电动汽车空调性能实验室,采用3个不同流程布置的微通道冷凝器进行系统制冷实验并利用红外热像仪记录冷凝器表面的温度分布,研究在不同流程布置及迎面风速下的微通道冷凝器的换热性能。结果表明:不同的流程布置对微通道冷凝器的换热量和压降有影响,随着流程数的增加,冷凝器的换热量和压降都在逐渐增大,4流程的换热量比2流程的换热量最多增加了66.7%,4流程的制冷剂侧压降比2流程增大了约75%,且增长的幅度和速率在不断提高;采用不同的流程布置对微通道冷凝器扁管内的两相制冷剂的分布均匀性有影响,本文所选的2流程微通道冷凝器的温度均匀性较好;迎面风速对微通道冷凝器的换热性能有影响,随着迎面风速的增大,风侧的压降不断增大,当迎面风速从2.0 m/s提升至4.5 m/s时,相同流程冷凝器的压降最大增长了约550 kPa。

R290微通道冷凝器性能优化及其充注量分析

采用仿真方法,以R290家用空调器用微通道冷凝器为研究对象,比较不同流路布置方案对冷凝器性能的影响,并对外形尺寸相同的微通道冷凝器与翅片管冷凝器充注比进行对比。结果表明:流程布置及各流程扁管分配对微通道冷凝器性能有较大影响,存在较优的流程数及流程扁管数;R290微通道冷凝器充注比与5mm单排冷凝器充注比水平相当,经进一步结构优化后,微通道冷凝器将比小管径换热器在降低冷凝器充注比和材料成本方面具有更大的潜力和优势。

微通道冷凝器空气侧性能的实验研究

对13个微通道冷凝器空气侧性能进行实验研究,分析空气侧换热系数和压降与迎面空气流速、翅片片距、百叶窗翅片开窗数、扁管宽度及扁管高度之间的关系,并将实验值与3个不同的百叶窗翅片换热及压降关联式的预测值进行比较。结果表明:翅片片距和扁管宽度对空气侧性能影响较大,3个关联式中Kim-Bullard关联式预测偏差相对最小,换热系数的预测偏差在0^-30%以内,摩擦系数的偏差在±20%偏差范围内。最后基于已有实验数据,对Kim-Bullard关联式进行重新拟合。

采用微通道冷凝器对商用空调系统制冷剂迁移的影响

针对采用微通道冷凝器的商用空调,对制冷剂在系统中的分布和迁移进行试验研究。并与采用铜管翅片冷凝器的商用空调制冷剂迁移现象进行对比。结果表明,在相同条件下,与采用铜管翅片冷凝器的商用空调相比,采用微通道冷凝器的商用空调在停机时制冷剂液体更容易从排气管回流到压缩机。

微通道冷凝器的回路设计及其对机组性能的影响

介绍微通道冷凝器用于商用空调的优点、设计难点及技术要点,总结通道回路设计的原理和方法,通过模拟预测回路设计对机组性能的影响,并通过试验验证模拟结果。

多管程微通道冷凝器热力性能计算方法

多管程平行流微通道冷凝器的管程设计方案对换热器管内热力性能影响较大。针对各管程工质流量可变、平均干度可变的多管程平行流冷凝器管内热力参数提出一种分程计算方法：在假设管壁温度不变及同管程内流量均匀分配的前提下，采用Koyama和Wang提出的冷凝传热模型，以及Zhang和Koyama提出的摩擦压降模型，建立了壁温与热流量之间的关系式，通过迭代求得管内平均传热系数和压降的理论值。以一个商用R134a、流程分配为12-8-8-6微通道冷凝器作为示例，用理论和实验方法分别得到了其管内冷凝平均传热系数和压降。结果表明，二者的偏差均落在30％以内。其中Koyama和Zhang提出的模型预测偏差较小，分别为-4．96％～11．31％，0．42％～25．14％。

微型通道冷凝器数值模拟与分析

单相区选用合理的预测关联式,两相区采用均相模型,对微型通道形成的平行流式冷凝器进行了性能模拟,对制冷工质R134a进行设计工况下的稳态模拟,得出了微通道换热器的设计结果.分析了微通道换热特性与经典关联式模拟结果的差异,及迎面风速、外侧翅片布置、管道尺寸、外侧空气温度变化、冷凝器进口状态对换热器设计的影响;并比较了与常规尺度翅片管换热器的区别.可为设计及分析微型换热器的性能提供参考.

微通道内蒸汽冷凝摩擦压降的实验研究

通过实验测定了水蒸汽和FC-72在微通道内部的冷凝摩擦压降并与文献模型计算结果进行了对比。微通道由在铝块上的6条1mm×1.5mm平行矩形槽道组成,槽道间距为1.5mm。水蒸汽和FC-72的质量通量范围分别为80～200kg/(m2.s)和140～750kg/(m2.s)。实验结果表明,Koyama和Garimella模型可以较好地预测水蒸汽冷凝摩擦压降,而对于FC-72,Cavallini模型与本文测试结果更加吻合。