水平管降膜式蒸发器的研究进展及新技术

降膜式蒸发器以其高换热性能、低制冷剂充注量,以及紧凑的结构等优点,被广泛应用于工业过程的各个领域。本文以大型冷水机组中降膜式蒸发器的应用为例,从换热效率、制冷剂充注量、结构成本等几个方面与满液式蒸发器进行对比,探讨降膜蒸发技术在实际应用方面的优势、局限性和解决之道,并介绍大型冷水机组中蒸发器发展趋势以及一些新技术的应用,以期为未来设计方向和实际生产提供参考依据。     

全降膜蒸发器应用于冷水机组的研究

在分析蒸发器性能对冷水机组性能影响的基础上,探讨降膜式蒸发器的关键技术,并通过试验研究降膜式蒸发器的换热系数和回油浓度,同时与满液式蒸发器的换热性能进行对比。结果表明,在分配器供液充足时,降膜管束蒸发性能优势显著,表现在换热系数高、回油浓度高等方面。     

降膜式蒸发器中改善吸气带液现象的隔板研究

降膜式蒸发器由于其高的换热性能、低的制冷剂充注量、极为紧凑的结构,是目前商用制冷空调领域的研究热点。然而由于许多设计准则缺失,产品实际经验匮乏,降膜式蒸发器设计还不完善,吸气带液现象就是其中一个显著问题。本文以某款降膜式蒸发器的制冷剂通道为研究对象,通过CFD模拟分析,指出流速过大可能存在的风险区域。通过增加隔板,从而降低流速以达到减少吸气带液风险目的,并最终经过CFD验证分析。     

冷水机组干式蒸发器中制冷剂沸腾换热与节能途径分析

本文对冷水机组干式蒸发器中制冷剂沸腾换热过程的流动方程、基本参数进行分析，提出了冷水机组干式蒸发器管内制冷剂强化沸腾换热的措施以及节能的途径。     

制冷用水平降膜式蒸发器研究进展

降膜式蒸发器目前在牛奶、制药、化工、海水淡化等行业取得了较为广泛的商业应用,它从上世纪90年代以后开始应用于制冷空调系统。目前针对制冷用水平降膜式蒸发器的研究目的主要是明确各个参数对蒸发器传热性能的影响以及他们之间的联系,由于降膜式蒸发器的独特结构和内部传热传质的复杂性,这些研究尚处于初步阶段。在介绍其工作原理的基础上,针对水平降膜式蒸发器,着重讨论了布液器的结构与高度、管束(包括管径、管排数、管道表面形状)、制冷剂(流型、流量)等参数对其性能的影响。由于经验关联式在实际应用中的巨大优势,还总结了前人提出的关联式及其适用的范围,文章将为制冷用降膜式蒸发器的进一步研究和应用提供参考。     

制冷剂充注量及布管方式对降膜式蒸发器性能影响的试验研究

水平管降膜蒸发器由于其较少的冷媒充注量和较高的换热性能在制冷空调领域得到广泛的应用。本文以R134a为工质,对冷媒充注量和两流程下管程布置方式对采用降膜式蒸发器性能的影响进行了试验研究,并与满液式蒸发器进行对比。结果表明:随着冷媒充注量的增加降膜式蒸发器换热性能逐渐提升,但提升趋势逐渐缓慢;冷冻水进出水管采用下进上出的方式机组性能优于上进下出;同等能力下,采用降膜式蒸发器机组的冷媒充注量比满液式蒸发器可减少34%。     

空气源螺杆式热泵机组制冷剂迁移特性的试验研究

对使用降膜式蒸发器的空气源螺杆式热泵机组在制热运行模式下的各种制冷剂迁移现象进行试验研究,包括停机过程、开机准备工况以及除霜切换工况。试验结果表明,使用降膜式蒸发器后,上述过程存在明显的制冷剂迁移现象。针对此类特性,提出可能的改进建议,以达到机组可靠运行的目的。     

降膜式蒸发器用高效传热管换热性能试验研究

通过试验对降膜式蒸发器用高效传热管的换热性能进行研究,并将其与之相对应的池沸腾换热性能进行比较.由比较数据可知:样管池沸腾换热性能均随热流密度的增大而增强,降膜蒸发性能在一定热流密度下随喷淋流量的增大而增强;在恒定热流密度和恒定喷淋流量下,光管降膜燕发性能低于池沸腾性能,强化管降膜蒸发性能高于池沸腾性能;池沸腾性能高的强化管降膜蒸发性能也强.     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

部分负荷下板式蒸发器换热性能的实验研究

针对目前制冷系统大部分时间都在部分负荷状态下工作和板式蒸发器换热性能研究较少的这些情况,本文对部分负荷下板式蒸发器的换热系数进行了研究。通过实验和计算,得出了低流速下板式蒸发器换热系数、制冷剂侧换热系数随水流速的变化关系,为板式蒸发器的设计和选型提供了参考。     

室外换热器分液装置的实验研究

制冷剂分配不均现象是室外换热器研究的重点内容.本文设计了两种隔板形式,共制作7种样件放置于换热器集管中进行实验研究.通过实验分析了换热器用作蒸发器的6种工况与用作冷凝器的4种工况下的制冷剂分配情况及换热性能.结果表明:本文利用挡流板实现了良好的制冷剂分配效果,两种挡流隔板(A和B)的加入均有助于改善换热器制冷剂分配不均...     

冷凝器流程布置方案的研究与探讨

基于传热单元法,建立了冷凝器的稳态分布参数模型。经与前人的实验研究结果进行对比,数值模拟结果与实验结果吻合良好。运用该模型详细分析了六种不同流程布置的二排管冷凝器的换热和流动特性。研究结果表明：单回路冷凝器中,逆流布置换热最好,错流其次,顺流最差;对任一流程布置的冷凝器,当风量不变时,必然存在一最佳冷媒流量使冷凝器性能达到最佳;当冷媒流量保持不变时,也相应存在一个最佳风量,使冷凝器性能最佳。冷凝器流路布置中,重力的影响不可忽略。针对单回路冷凝器进出口总压降过大,沿程压降、热阻及换热系数分布不均匀,提出了一些实用性的分流原则,如双“N”流路,相变点分流等并进行了深入细致的讨论。该研究方法为冷凝器流程布置的优化设计提供了理论基础和指导方向。     

外绕微通道冷凝器空气源热泵热水器仿真与优化

空气源热泵热水器比燃气或电热水器更为节能。本文提出了一种外绕微通道冷凝器,可以减少制冷剂充灌量、提高换热效率、降低成本、提高安全性。建立了热泵热水器的准稳态系统模型,制冷剂侧采用稳态模型,水箱和水侧采用动态模型。通过实验证明了该系统模型可以准确地预测时变的系统功耗、水温,以及系统时均COP。通过仿真分析,发现水箱隔热层可以缩短水的加热时间、并提高系统COP约9.2%。增大冷凝器也可提升系统COP,但几乎不改变水的加热时间。最后提出了微通道冷凝器的三流程优化设计方法。     

Measurement of spray boiling refrigerant coefficients in an integral-fin tube bundle segment simulating a full bundle

Outside (refrigerant) boiling coefficients for a combination of spray and drip boiling for a low pressure refrigerant have been obtained from overall heat transfer coefficients in a 1024 fins per meter tube bundle segment. The tubes were heated by water on the inside; liquid refrigerant was sprayed and/or dripped on the outside. Also, refrigerant vapor was supplied at the bottom of the bundle segment. This configuration simulates an actual flooded evaporator under spray boiling conditions. The dripping corresponds to liquid film falling from upper rows while the inlet vapor is equivalent to the vaporized refrigerant rising from lower tubes; the refrigerant vapor can influence heat transfer performance by the combined effects of gas convection and liquid shear on the tubes. For a nominal heat flux of 23,975 W/m², a bundle average outside heat transfer coefficient of 8522 W/m² °C, based on nominal tube outer diameter, was found at an average bundle vapor mass flux equal to 12.4 kg/s m². The distributor plate below the bundle enhanced the heat transfer, especially at lower vapor mass fluxes, by providing a level of liquid hold-up just below the bottom tube row.     

Experimental investigation on the drop-in performance of R407C as a substitute for R22 in a screw chiller with shell-and-tube heat exchangers

A drop-in test of a mixed refrigerant R407C is performed in a commercial screw chiller with shell-and-tube heat exchangers originally designed for R22. The test results show a severe performance reduction when substituting the refrigerant from R22 to R407C. The reason for the performance reduction is analyzed comprehensively, and the influence of thermodynamic properties, compressor efficiency, and heat transfer is evaluated quantitatively. The major factor causing the performance reduction is assessed as the degradation of the heat transfer in using the mixed refrigerant, R407C. The heat transfer degradation in the evaporator is found to be larger and influences more on the chiller performance reduction. The performance reduction caused by the evaporator is approximately two times compared with that of the condenser.     

负压下水在水平铜管表面沸腾换热的实验研究

以天然制冷剂水(R718)为工质的蒸气压缩式制冷及热泵系统,工作压力通常低于常压。为研究负压条件下水的沸腾换热特性,搭建了水在水平铜管表面换热的实验装置,在1.8~3.3 k Pa的压力范围内对水在水平铜管表面的沸腾换热进行实验研究。结果表明,换热系数随压力的升高和热流密度的增加而增大。将实验数据与相同条件下Cooper公式的计算结果进行对比,并利用最小二乘法回归出适用于本实验条件的换热系数的经验公式,以方便工程实际应用。本实验对水蒸气压缩式制冷及热泵系统中蒸发器的换热及强化研究具有一定的指导作用。     

干式蒸发器制冷剂分配模拟分析与优化

换热管制冷剂分配不均是制约干式蒸发器性能的主要因素。为改善这一问题,本文提出了增设分液管和孔板两种优化方案,并利用CFD模拟和传热计算分析优化后各换热管分液均匀性、压降水平以及蒸发器换热性能的变化规律。结果表明：最优分液管方案及最优孔板方案混合相的均匀性相比样本分别提高了56.60%和60.80%,虽然带来了更大的压力损失,蒸发器换热量仍然可以提高19.69%和23.83%。     

A method for comparison of absorption heat pump working pairs

Screening analyses based on thermodynamic and heat transfer principles are conducted for a single-effect absorption heat pump to enable the comparison of working pairs on the basis of performance and component size. After a broad survey of working pairs in the literature, in which 83 are discovered, forty-two are analyzed for cooling mode operation, and ten are analyzed for heating mode operation. Working pairs with water as the refrigerant are the most favorable thermodynamically in cooling mode, although some of them require more heat transfer area due to higher viscosity. Working pairs with alcohol refrigerants are most favorable thermodynamically in heating mode, although working pairs with ammonia as the refrigerant yield much more compact systems. The analysis methods developed here can also be applied to newly-characterized absorption working pairs to allow comparison with those previously investigated in the literature.     

平行流换热器在江水源热泵中的应用研究

基于已在汽车空调中广泛使用的平行流换热器,对其采用水冷方式以应用于长江上游地区热泵系统。结果表明,水冷对平行流换热器的传热特性影响很大,水冷比空冷的冷凝器出口过冷度提高了33℃,传热系数可达到1.9kW/(m2.K),使得整个空调系统的COP提高了18.4%,从而减少制冷剂充注量60%,换热器体积减小85%,在维护和安装方面具有很大优势。本试验研究是长江上游地区地表水水源热泵系列研究之一,可供平行流换热器在水冷式热泵空调上的进一步研究、设计和制造及应用作参考。