文档介绍：2018/10/5
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主要内容
引言
仿真对象
流路数变化对换热器性能的影响分析
实验验证
结论
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换热器流路布置会影响换热器内总传热系数及传热温差的分布情况
过热区制冷剂为气态,蒸气比容较大,密度小,有较高的制冷剂流动阻力,换热系数一般较小,但有较大的传热温差,因此对于过热区,一般主要考虑的是阻力的影响因素,即过热区常常分为多路
两相区换热系数较大,但由于相变,阻力也较大,因此两相区要综合考虑换热和阻力的影响因素,而两相区换热系数和压降基本都是随着干度的减小而降低的,因此两相区干度较大的部分可以采取多分路的形式降低流阻,干度较小的部分采取少分路的形式增大换热。
过冷区制冷剂为液态,流阻较小,可采取少分路的形式以增强换热。
综合以上因素,较优的冷凝器流路布置应该是“多进少出”,蒸发器采用“少进多出”,关键点就是汇合点和分叉点的选取。
1. 引言
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2. 仿真对象
结构参数

换热管外径/mm

7
换热器长度/mm
710
715
换热器宽度/mm
44

换热器高度/mm

550
换热管横向间距/mm

22
换热管纵向间距/mm
22

换热管排数
2
2
单排孔数
22
24
翅片形式
平片
波纹片
翅片片距/mm

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2. 仿真对象
仿真工况
冷凝器:空气侧为额定制冷国标工况,均匀风速;制冷剂侧给定进口参数,出口温度
蒸发器:空气侧为额定制热国标工况,均匀风速;制冷剂侧给定进口比焓,出口参数
冷凝器
蒸发器
进口饱和温度/℃
45
进口比焓/(kJ/kg)

进口过热度/℃
25
出口饱和温度/℃
2
出口温度/℃
39
出口过热度/℃
3
进风干球/℃
35
进风干球/℃
7
进风湿球/℃
24
进风湿球/℃
6
风速/(m/s)

风速/(m/s)

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2. 仿真对象
仿真流路
本文首先进行设定工况下不同流路数时换热器性能的研究,然后针对最佳流路数进行有汇合或者交叉点的较复杂流路时换热器性能的研究。
以Φ7冷凝器为示意,改变流路数时流路布置见图1中(a)~(d)所示,有汇合点的流路布置以图1(e)(两进一出)所示,其他有汇合点的流路布置形式均与图1(e)所示,只是汇合后的U管数量不一样。制热作蒸发器时,进出口对调,进风方向不变。
(a) (b) (c) (d) (e)
图1 冷凝器流路布置示意图
进风
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3. 流路数变化对换热器性能的影响
分析方法

从换热器的总传热系数及平均传热温差两个角度出发,探讨流路变化时,换热系数及传热温差的变化规律。
换热器的换热量按式(1)计算:
(1)
其中:Q-换热量,W;
UA-总传热系数与换热面积的乘积,也是总热阻的倒数,W/K;
LMTD-传热平均温差,K。
忽略换热管管壁热阻时,总热阻按式(2)计算:

(2)
传热平均温差按对数平均温差计算,换热器中制冷剂出口温度按饱和温度计算,如式(3)所示:

(3)
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3. 流路数变化对换热器性能的影响
冷凝器
换热量:
:随着流路数增加而降低;Φ7 :随着流路数增加先增加后降低
制冷剂侧压降:
随着流路数的增加一直降低
Max
Max
Φ7管换热器,2流路时对应的换热器换热量最大
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3. 流路数变化对换热器性能的影响
冷凝器
UA:
随着流路数增加而降低
传热温差:
随着流路数的增加先快速增加后缓慢增加
:从数值来看UA值降低占主导地位;
Φ7管换热器:从数值来看,先传热温差增加占主导地位,后UA值降低占主导地位
结论:大管径换热器,换热量随流路数增加而降低;小管径换热器,换热量随流路数增加先增加后降低。
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3. 流路数变化对换热器性能的影响
蒸发器
换热量:
两种管径换热器换热量随着流路数增加均是先增加后降低
制冷剂侧压降:
随着流路数的增加一直降低
Max
Max
:2流路时对应的换热器换热量最大
Φ7管换热器:3流路时对应的换热器换热量最大
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3. 流路数变化对换热器性能