蒸发器流程布置的数值模拟研究与分析

基于湿球温度效率法,建立了蒸发器的稳态分布参数模型,分析了三种不同流路布置蒸发器的换热性能,并与前人的实验研究结果进行对比,计算所得的换热量与试验值的最大偏差为9．44％,说明该模型切实可行。运用该模型计算并分析了六种不同流路布置蒸发器的流动和换热特性,结果表明：逆流布置蒸发器换热最好,错流其次,顺流最差。各种流路布置方案管外迎风面风速不变时,随着管内冷媒流量的增大,管内压降、总换热景、显热换热量、潜热换热量均增大,但潜热所占比重增大。管内冷媒流量保持不变,蒸发器迎风面风速增大时,总换热量、显热换热量均增大,潜热换热量、压降、吸湿系数均减小;当风速增大到一定程度时,蒸发器换热量、压降的变化都趋于平缓。同时,在蒸发器流路布置中,重力的影响不可忽略。研究结论为蒸发器流程布置的优化设计提供了理论基础和指导方向。     

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。     

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%。     

重力再循环蒸发器流路优化与性能研究

重力供液再循环蒸发器受到工作原理的限制,其流路结构不能借鉴直接膨胀供液系统蒸发器的流路结构。本文首先阐明了重力再循环制冷系统蒸发器流路的优化原则,设计了两种蒸发器流路结构,其中第一种为重力供液系统常用的流路结构,第二种为经过优化的流路结构,在此基础上搭建了重力再循环蒸发器实验台,通过实验对优化前后的蒸发器进行性能对比与分析。研究表明,在保温体温度一定的情况下,经过优化的蒸发器因其每个支路接触空气的平均温度相同,从而能保证并联四个支路制冷剂侧有相同的循环倍率和相同的平均传热温差,经过优化的蒸发器具有更好的性质,尤其在-25℃和-20℃工况下,第二种(改进型)蒸发器比第一种(传统型)蒸发器有更高的单位面积传热量,制冷量分别增大60.3%和44.1%,性能系数分别提高16%和13.8%。     

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。     

溶液除湿空调除湿性能的实验研究

建立了溶液除湿空调除湿性能研究的实验装置,并分别以LiCl溶液、CaCl2溶液及二者等比例的混合溶液为除湿剂,实验研究了空气流量、溶液流量及除湿剂种类对溶液除湿空调除湿性能的影响。     

间冷式冰箱蒸发器结霜模拟

针对间冷式冰箱蒸发器的结霜工况进行了模拟。在改进现有的计算霜表面水蒸气过饱和度公式的基础上,建立了适用于间冷式冰箱蒸发器的霜层生长模型,并模拟出结霜过程中的结霜量,空气侧压降,霜的密度和厚度随时间的变化。通过与实验数据的比较,结霜量的误差在10％以内,空气侧压降在25％以内,该模型能够有效的模拟间冷式冰箱蒸发器的结霜过程。     

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。     

质量和能量严格守恒的蒸发器动态仿真模型

现有用于蒸发器动态仿真的移动边界模型都是基于质量和能量守恒方程展开获得,而展开过程中存在误差,从而导致了现有模型质量和能量不严格守恒,进而影响仿真精度。为了保证求解过程质量和能量的严格守恒,本文选取蒸发器内制冷剂总质量和总能量作为控制方程的状态参数,直接将质量和能量守恒方程作为控制方程求解,从而避免了方程展开的误差。为了在已知制冷剂总质量和总能量的情况下求解蒸发器内制冷剂分布情况和制冷剂状态,本文开发了制冷剂不同分布情况的计算公式和计算方法。仿真案例表明,新方法在仿真48 h蒸发器性能中,质量和能量严格守恒,计算稳定,仿真结果和实验结果吻合。     

冷却装置嵌入式数据中心机柜供冷效果研究

针对目前数据中心空调系统在冷量供应环节普遍存在的能耗大、冷却效果差等问题,本文提出将冷却装置嵌入机柜内部以实现对服务器的定量化精确供冷,利用已通过实验验证的CFD仿真平台,研究了冷却装置的排布方式和运行参数对供冷效果的影响.结果表明:当冷却装置位于两排服务器中间时冷却效果最好,温度合格系数为100％,相比于冷却装置位于...     

多级矩阵结构冷却除湿器的除湿性能研究

为了降低空分系统压缩机功耗,提高压缩机运行可靠性,本文提出一种用于压缩机进气除湿的多级矩阵结构的冷却除湿器,并搭建了多级冷却除湿实验台,测试了除湿器的除湿性能。实验结果表明,在进口空气含湿量和温度固定为11.7g/(kg干空气)和24.4℃时,当空气质量流量由0.48 kg/s增至0.78 kg/s,空气出口含湿量由7.1 g/(kg干空气)增至7.7g/(kg干空气);在进口空气质量流量和温度固定为0.53 kg/s和25.2℃时,当冷却水温度由6.9℃升至11.9℃,空气出口含湿量由7.1 g/(kg干空气)增至9.4 g/(kg干空气)。本研究针对除湿器内部传热传质过程建立了稳态数值模型,将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明:该模型对于除湿器出口空气含湿量和温度的平均误差分别为8.6%和2.1%,显示出较好的可靠性;并进一步模拟研究了多级矩阵结构与单级叉流结构冷却除湿器的除湿性能,发现采用多级结构可以有效提高除湿效率,在进口空气质量流量和冷却水质量流量分别为0.53 kg/s和0.3 kg/s时,多级结构的除湿量可以提高4.3%,除湿效率可以提高2.5%;通过增加填料模块的长度...     

单管多翅片排管蒸发器传热性能实验研究

针对食品冷链系统用传统排管蒸发器传热效率低、管材消耗量大等问题,采用ASHRAE 75～77标准中规定的热平衡法,在0℃和-18℃库温分别对应的5个不同蒸发温度下,对冷库用单管双翅片排管蒸发器和单管八翅片排管蒸发器的翅片效率、传热系数和制冷量进行实验研究.结果表明:单管八翅片排管蒸发器的平均翅片效率为96.03％,比单...     

降膜式蒸发器出气口液滴夹带风险预测及优化设计研究

为解决降膜式蒸发器出气口液滴夹带和压缩机吸气带液问题,本文采用计算流体动力学(CFD)进行流动-传热-相变过程中蒸发器液滴夹带空间分布和流体动力学参数研究,并结合K1、K2典型样机实际测试结果验证数值方法的准确性,构建了以蒸发器出气口液滴夹带率(φ≤0.37％)、水平气流通道平均速度(vH≤0.24 m/s)、出气挡板...     

半导体制冷与固体除湿结合装置的性能探究

半导体制冷（又称热电制冷）因为降温迅速、易于控制等优点,广泛应用在工业生产、日常生活等方面。而热端散热效果成为制约半导体制冷效率的主要因素。半导体制冷在空气除湿领域的应用研究日趋深入,但传统的冷却除湿要求半导体冷端温度较低,使半导体制冷效率降低。建立半导体制冷（热管排热系统）、固体吸附剂结合的除湿模型,通过6级半导体制冷与热管散热系统的实验装置对干工况进行模拟验证,再模拟固体除湿工况在不同输入电流下的性能。模拟结果表明：当除湿量与文献中半导体冷却除湿装置相同时,该半导体与固体除湿结合的模型的系统COP为1.78,明显高于文献中装置的COP。说明结合固体吸附剂后可以加强传质动力提高冷端温度,从而提高系统性能。     

应急避难场所蓄冰柜降温除湿特性研究

为了得到应急避难场所蓄冰柜降温除湿特性以及环境温湿度和进风速度对蓄冰柜传热传质的影响,基于CFD软件FLUENT,建立了蓄冰柜降温除湿模型,通过在其中添加自定义能量源项和质量源项的方法进行数值模拟。结果表明：出风温湿度随进风温湿度的增大而增大,热质传递之间的相互影响较小,出风温湿度随进风速度的增大而增大,但单位质量湿空气的热质传递效率下降,降温除湿量与进风速度近似于成正比关系,研究结果可为蓄冰柜在应急避难场所的应用提供参考。     

新型电动汽车热泵系统除湿再热性能实验研究

本文设计了一种具备两种除湿再热模式的电动汽车热泵系统,在不同实验工况下研究了两种除湿再热模式的除湿性能与再热性能。结果表明:热泵系统的功耗低于2.0 kW,COP大于2.0;除湿再热模式A的除湿率为0.41～0.83 kg/h,制热量为1.7～3.0 kW;除湿再热模式B的除湿率为0.25～0.55 kg/h,制热量为2.0～3.4 kW。因此除湿再热模式A具备良好的除湿性能,除湿模式B具备良好的再热性能;根据两种除湿再热模式的特点,提出了一种既能满足乘员舱除湿供暖要求,又相对节能的运行策略。     

冷藏车制冷系统应用层叠式蒸发器与管翅式蒸发器的模拟比较

对一台应用于汽车空调系统的层叠式蒸发器在结构上做一定的改进,并用数值模拟的方法对其应用于冷藏车冷藏蒸发器时的传热和流动性能与传统的管翅式蒸发器进行了比较,结果表明,在冷藏工况范围内,层叠式蒸发器的换热性能优于管翅式,结构也更为紧凑,应用于冷藏车制冷系统会大大提高系统的效率和经济性。