板翅式蒸发器液冷系统的实验研究

提出并搭建了一套采用氟里昂蒸气压缩循环的液体冷却试验系统,其中采用板翅式换热器作为蒸发器,R22作为制冷剂,热水作为载冷液体提供制冷剂蒸发所需热量。实验结果表明：在实验参数范围内,蒸发器单位面积制冷量为：2440—9760W／m^2,总传热系数为80—600W／（m^2．K）,制冷剂侧传热系数为90-1065W／（m^2．K）,蒸发器内制冷剂侧压降为7—17kPa;制冷量及蒸发器压降均随水进口温度的升高而增大,而传热系数随水进口温度的升高先增大而后减小;制冷量、传热系数及压降均随毛细管长度及水流量的增大而减小,随充灌量的增大而增大。     

空气侧风速对双流程微通道蒸发器传热特性的影响

搭建双流程微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法探究了不同空气风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷量和传热系数、进出口压降变化规律,分析空气侧风速对微通道蒸发器的表面温度分布均匀度和传热性能的影响.结果表明:随风速增大,蒸发器表面温度均匀度先变差,然后趋于平衡;制冷量的增量很少;蒸发器内制冷剂压降增大;综合换热性能降低...     

管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究

家用空调换热器采用的管径不同,产生的传热效果等性能有差异。采用空气焓差法,对具有相同制冷量的5 mm管径换热器和7 mm管径换热器进行了蒸发工况的实验,并建立了不同管径换热器的仿真计算模型,分析了管径的变化对蒸发器制冷剂侧和空气侧的换热和压降的影响。对比实验与计算结果,发现:1)5 mm换热器空气侧表面传热系数提高了17%;2)在相同制冷量下,5 mm换热器的制冷剂质量流量减少了4.6%,质量流速增大了89.4%,同时由于管壁热流密度的增大,引起了蒸干点的提前;3)以制冷剂达到相同干度时的换热系数作为基准,随着干度的增加,5 mm管的管内换热系数增大到7 mm管的1.43~1.86倍;同时制冷剂的摩擦压降、加速压降和局部压降均为7 mm换热器的3倍,压降引起了蒸发温度降低1.1℃。     

二氧化碳翅片管式蒸发器模拟与分析

运用分布参数法建立采用CO2的翅片管式蒸发器的数学模型，分析制冷剂侧和空气侧温度、压力和换热的变化情况。同时讨论迎面风速和制冷剂质量流量对蒸发器换热和流动性能的影响，结果表明提高迎面风速可以增加换热效果，但增加的趋势趋于平缓。制冷剂侧压降则成近似线性增大；随着管内工质流量的增大，蒸发器总换热量和制冷荆侧压降都成近似线性增大。这些工作有助于进一步了解CO2在翅片管式蒸发器中的换热和流动特性，并为换热器的优化设计和系统的匹配提供理论依据。     

微通道蒸发器的传热性能实验研究

采用实验的手段,探究了制冷剂侧流速改变(雷诺数)对微通道蒸发器流量分配、压降、传热系数以及制冷剂侧换热特性(努塞尔数)的影响。研究表明:随着制冷剂侧流量的增加,微通道蒸发器第一流程制冷剂的流量分配变得更加均匀,进出口的压降随之增大,传热系数及制冷剂侧努塞尔数也逐渐增大,换热效果不断增强。     

空调用翅片管式蒸发器的模拟与分析

建立R410A翅片管式蒸发器的稳态分布参数模型,分析制冷剂侧换热、压降、温度和干度沿流程的分布情况,并讨论风量、制冷剂流量及翅片管结构形式对蒸发器换热和流动性能的影响,为翅片管式蒸发器的设计和性能优化提供理论依据。     

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。     

R134a在微肋管内的冷凝换热特性

本文在35、40和45℃三种冷凝温度下,对R134a在微肋管内的冷凝换热进行了实验研究。选用质量流量、冷凝温度、微肋管结构参数为变量,以总传热系数、水侧传热系数、制冷剂侧表面传热系数及压降为评价指标。结果表明:总传热系数、制冷剂侧表面传热系数、压降均随着质量流量的增加、冷凝温度的降低和管径的减小而增大,而水侧传热系数随质量流量的增加而稍有降低,冷凝温度对其值影响并不大。热阻分析时发现:随着质量流量的增加,水侧热阻占总热阻比值逐渐增加,而制冷剂侧热阻所占比值逐渐减小,但制冷剂侧热阻总小于水侧热阻;对换热器进行综合性能进行评价时,以表面传热系数与压降的比值(单位压降表面传热系数)为指标,发现该比值均随质量流量的增加呈先减小后增大的趋势,并随着冷凝温度的降低、管径的减小而增大。     

风速对不同流程数CO2蒸发器性能的影响

为研究迎面风速对不同流路数CO₂翅片管蒸发器性能的影响,本文建立分布参数模型对蒸发温度为-25℃,风速为0.5～4 m/s条件下5种流路数CO₂翅片管蒸发器的制冷剂压降、换热量、温度分布及传热系数的变化进行分析,并通过实验验证了蒸发器模型的可靠性。蒸发器模型的换热量、制冷剂压降和风侧压降等参数模拟值与相同工况下实验值的误差均在±4%以内。结果表明:同一流路数蒸发器的换热量、制冷剂压降及传热系数均随风速的增大而增大,而其涨幅随风速增大而减小,综合考虑换热效果和能耗可得最佳风速范围为2.5～3.5 m/s;在一定风速条件下,蒸发器设计时在合理范围内选择较多流路数可有效提升蒸发器换热性能并增强换热均匀性,本次实验中24流路蒸发器为最佳设计方案。     

R22替代工质蒸发器的性能研究

基于湿球温度效率法,建立了蒸发器的稳态分布参数模型。分别以R22及其3种替代产品(R407C,R410A,R134A)为工质,运用该模型详细比较了在流量变化及风量变化两种情况下2排管蒸发器的换热和流动特性。结果表明：当迎风面风速不变时,随着管内冷媒流量的增大,各种工质蒸发器总换热量、显热换热量、潜热换热量均增大,但潜热换热量增大得更快。压降亦随着管内流量的增大而增大。当管内冷媒流量不变时,随着蒸发器迎风面风速的增大,各种工质蒸发器总换热量、显热换热量均增加,潜热换热量下降,同时压降亦下降,但下降的趋势随着风速的增大而最终趋于平缓。四种工质中,R134A性能较好,但其压降也最大,R410其次,压降最小,但其蒸发压力比R22高出60％左右。R407C与R22在换热量及压降方面最为接近,是其理想的替代产品。     

分流板开孔面积对微通道平行流蒸发器性能的影响

采用数值模拟与实验研究相结合的方法,以R134a为工质,研究了微通道平行流蒸发器内入口处分流板的开孔面积变化时,对蒸发器的流动和换热性能的影响。结果表明:随着分流板上的开孔孔径增大,蒸发器内的流动阻力会降低,制冷剂流量分配的均匀性变差,而制冷量却先增加后减小。分流板的开孔孔径存在一个最佳值,此时蒸发器内的阻力损失低,制冷剂的流量分配均匀性好,两者的匹配性最好,使得蒸发器的制冷量达到最大。此蒸发器中入口分流板的最佳开孔面积约为150.7 mm2。     

R32水平单管内的蒸发换热特性

本文对2根不同孔径单管在饱和温度分别为0℃、5℃和10℃工况下进行水平管内R32蒸发换热的实验研究。采用热阻分离法得到管内制冷剂侧蒸发传热系数,以质量流量、饱和温度为影响因子,对实验结果进行单管热阻分析及综合性能评价。结果表明:管内传热系数及压降均随着质量流量的增加而增加,管径对传热系数影响较大,1#传热系数约为2#的1.1~1.3倍,不同质量流量下温度对传热系数及压降的影响比重不同;随着质量流量的增加,管外水侧热阻占总热阻的比例逐渐增大,管内制冷剂侧热阻占总阻值的比例逐渐减小;两根单管单位压降传热系数均随质量流量的增加而减小,在不同质量流量下饱和温度对参数的影响比重不同。     

吸排气管管径变化对空调系统制冷性能的影响

采用系统仿真的方法研究吸排气管管径变化对空调系统性能的影响。研究结果表明：吸排气管管径变化直接影响吸排气管饱和温降或压降,且吸气管内制冷剂压降直接降低吸气压力,排气管内制冷剂压降直接增加排气压力。其中,吸气管压降变化主要影响低压侧热力参数、制冷剂质量流量、制冷量和EER,对系统耗功影响较小,而排气管压降变化主要影响高压侧热力参数、系统耗功和EER,对系统制冷量影响较小。对于本文研究的系统,吸气管和排气管饱和温降控制在1 K以内时,系统性能相对吸、排气管路制冷剂压降为零的系统降低幅度在2%以内,可作为吸排气管选型标准。     

空气源热泵热水器系统性能分析

为了预测空气源热泵热水器的运行性能,提高系统稳定性和降低能耗,建立空气源热泵热水器系统仿真模型,在焓差实验室对一台水箱容积为150L的一体式空气源热泵热水器样机进行变工况实验以验证模型的准确性,利用所建立的模型研究蒸发器入口空气流速及制冷剂质量流量对机组性能的影响。结果表明:系统制热量和COP都随环境温度的升高而不断增大;系统制热量随蒸发器入口空气流速的增大而呈增大趋势,在达到某值后,系统制热量变化趋于稳定;系统COP随制冷剂质量流量的不断增加呈先增大后减小的趋势,即制冷剂质量流量存在最佳值使得热泵性能系数最高。     

风量及制冷剂流量对翅片管式蒸发器性能的影响

建立了翅片管式蒸发器的稳态仿真模型,根据此模型编制了稳态传热仿真程序.程序用VC 编制可以在windows NT/XP环境下运行.利用该程序分析了风量与制冷剂流量对翅片管蒸发器性能的影响.最后讨论了制冷剂分路数的选取.     

再循环重力供液制冷系统实验

对重力供液制冷系统形成再循环的条件和再循环时蒸发器的传热性能进行理论分析,建立相应的数学模型。将重力供液制冷系统与直接膨胀供液制冷系统进行比较,得到两种不同制冷系统工作特性上的差异。通过在焓差实验室中测定制冷系统在不同工况下的压力、风量、制冷量以及耗功等技术参数,得到重力供液制冷系统和直接膨胀供液制冷系统在室外干球温度一定的情况下传热系数、制冷量以及系统COP的变化规律。实验表明:再循环的形成可以增大制冷剂流速同时充分润湿传热表面,强化换热效果显著,在测试的工况下蒸发器的传热系数可增大近40%,COP最大提高7.6%,低温工况的增幅更大。     

重力供液与直接膨胀制冷系统运行特性的实验研究

对给定的工况,进行重力供液与直接膨胀制冷系统的对比实验,了解重力供液与直接膨胀制冷系统工作特性的差异;在焓差室中,可以准确地测定系统的制冷量、风量和耗功等技术数据。实验表明,以增大制冷剂流速来强化换热,可以提高蒸发器的传热系数;并且在低温工况下,重力供液的蒸发器比直接膨胀供液的蒸发器有更佳的传热特性与传热效率,并不增加附加能耗。同时,建立了满足重力供液系统形成液体再循环的阻力平衡关系,分析循环倍率在不同工况下的变化规律。     

汽车空调层叠式与管带式蒸发器性能模拟分析比较

运用数值模拟的方法，在空调工况范围内，对汽车空调层叠式蒸发器的换热和压降特性与管带式蒸发器进行模拟分析和比较。结果表明，层叠式蒸发器的传热和流动性能都优于管带式蒸发器，换热量提高15％左右，而压降却降低50％左右，并且由于层叠式蒸发器紧凑的结构特点，在较大的制冷剂流量下性能会表现的更为优越。     

重力再循环蒸发器管路布置对流量影响的理论和实验探究

通过建立重力再循环冷风机分液器各分支管路的数学模型研究了制冷剂在分液管、蒸发器中的流量分配情况。同时采用焓差实验台对两种管路布置进行实验测试,测试结果表明再循环蒸发器中流量分布的均匀性与分支管路的局部阻力压降和管路长度成线性相关;并且总结得蹦管路排布的基本原则以及验证了分支流量均匀相对流量不均匀更利于制取冷量。     

基于NSGA-III算法的小管径翅片管式蒸发器高维多目标优化

以稳态分布参数法和NSGA-III算法为基础，提出一种翅片管式蒸发器结构参数与流路参数混合寻优的方法，并依此展开小管径蒸发器结构和流路参数的影响分析与流路的高维多目标设计优化。建立的小管径翅片管式蒸发器模型与实测数据的误差在4%以内，可以较好地用于小管径翅片管式蒸发器的计算。基于该模型进一步建立以结构参数与流路参数为自变量，换热量、制冷剂侧压降、空气侧压降以及成本为因变量的神经网络模型，并利用NSGA-III算法对模型进行优化求解，得到小管径翅片管式蒸发器在一定的结构参数变化范围内的最优结构参数及最佳流路。研究结果显示：管外径对小管径翅片管式蒸发器的换热量、制冷剂侧压降以及成本的影响程度最大；翅片间距对小管径翅片管式蒸发器的空气侧压降影响程度最大；翅片厚度对换热量、制冷剂侧压降、空气侧压降以及成本的影响程度均最小；流路主要影响蒸发器的换热量及制冷剂侧压降；制冷剂流路为二支路、三支路和四支路时，模型可输出综合性能最优的结构及流路特征。