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admini 添加時(shí)間:2023-10-20 11:44:59 瀏覽:
換熱器設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作,它涉及到換熱設(shè)備的成本、運(yùn)行及性能狀況等。為改善換熱器性能,提高系統(tǒng)能效,優(yōu)化換熱器結(jié)構(gòu)需要從許多不同角度考慮。從換熱基本方程式可知在相同迎風(fēng)面積下改變翅片管排數(shù)可以使傳熱面積增大,必然使得換熱量增大,但是,針對(duì)不同使用用途的翅片換熱器,其具體排數(shù)的合理性有必要作出相應(yīng)的分析。
本文將就管排數(shù)對(duì)翅片管換熱器在不同工況下的性能,在實(shí)際生產(chǎn)選擇上作出分析并提出參考。
1 模型的建立
2 約束條件及工況
利用EVAP-COND軟件,研究翅片管蒸發(fā)器在中三角風(fēng)速分布下,不同管排對(duì)空調(diào)蒸發(fā)器和冷風(fēng) 機(jī)蒸發(fā)器性能的影響的比較。翅片管蒸發(fā)器的幾何參數(shù)如表1所示。
支路布置形式如圖1所示
以常用空調(diào)器和以適用于溫度為0℃左右的冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)為例。為保證壓縮機(jī)運(yùn)行工況穩(wěn)定,以制冷劑出口狀態(tài)作為蒸發(fā)器模擬的運(yùn)行條件,蒸發(fā)器進(jìn)口空氣干、濕球溫度相關(guān)參數(shù)分別采用如下表2 所示。
3 模擬結(jié)果及分析
為便于對(duì)兩種不同類型蒸發(fā)器適用場(chǎng)合下的模擬分析,現(xiàn)對(duì)空調(diào)器蒸發(fā)器運(yùn)行工況記為工況一,冷 風(fēng)機(jī)蒸發(fā)器運(yùn)行工況記作工況二(如表2)。在設(shè)定好的模擬條件下,研究不同管排數(shù)(見圖1)對(duì)蒸發(fā)器換熱性能的影響。翅片管蒸發(fā)器在兩種不同工況下的整體換熱量隨管排數(shù)的變化如圖2所示。
由如圖2可以得出,隨著管排數(shù)的增多,兩種工況下蒸發(fā)器的換熱量依次增大。對(duì)于工況一,最大 值為5排管時(shí)的7.89kW,最小值為2排管時(shí)的4.51kW,最小值比最大值小42.8%;對(duì)于工況二,最小值比最大值小64.8%。由于換熱接觸面的增加直接導(dǎo)致?lián)Q熱量的增加,可以看出增加幅度逐漸變小。制冷劑流量對(duì)翅片管蒸發(fā)器換熱量產(chǎn)生重要影響,制冷劑流量隨管排數(shù)變化如圖3所示。
由圖3可以看出,隨管路數(shù)的增加,兩種工況下制冷劑流量的變化趨勢(shì)與圖2中換熱量均基本保持一致,管路數(shù)越多增加趨勢(shì)逐漸變緩。制冷劑側(cè)的傳熱系數(shù)主要取決于制冷劑的流量,因此制冷劑流量也直接影響到翅片管蒸發(fā)器的總換熱量。兩種不同工況下翅片管蒸發(fā)器的壓降隨管排數(shù)的變化如圖4所示。
由圖4結(jié)合圖3所示,當(dāng)管排數(shù)增多時(shí),管路內(nèi)的制冷劑流量增大,隨著制冷劑沿流動(dòng)方向的吸熱蒸發(fā),使得沿程干度增大,氣體逐漸增多,導(dǎo)致管內(nèi)的平均流速逐漸增大,同時(shí)壓降也在增加,由圖4 可知兩種工況曲線的斜率并不相同。壓降隨管路數(shù)的增加幾乎呈線性正相關(guān)。顯熱比是顯冷量和總冷量的比值,是能夠反映制冷量利用程度的指標(biāo)。對(duì)空調(diào)器需要制冷量來(lái)滿足空調(diào)房的溫度需求,對(duì)冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)都需要制冷量來(lái)滿足庫(kù)溫對(duì)食品的保鮮需求。其中顯熱制冷量是能夠 反映降溫性能的。圖5顯示了蒸發(fā)器的顯熱換熱量隨管排數(shù)的變化在總換熱量中的占比情況。
在給定工況下,翅片管蒸發(fā)器換熱量主要來(lái)自蒸發(fā)器中制冷劑的相變顯熱。圖5可以看出兩種工況蒸發(fā)器的顯熱換熱量隨管排數(shù)的變化及在總換熱量中的占比,可以發(fā)現(xiàn)2排管換熱量最低,隨排數(shù)增多換熱量增加幅度不大,對(duì)于家用空調(diào)器3排管換熱量比較明顯,對(duì)于高溫冷藏庫(kù)由于溫差小溫控好,宜控制小溫差大風(fēng)量。
4 結(jié)論
本文對(duì)給定翅片管蒸發(fā)器的幾何參數(shù)、支路布置形式及模擬運(yùn)行條件下,對(duì)比了兩種工況下5種管排數(shù)布置對(duì)蒸發(fā)器換熱的影響,得出以下結(jié)論:(1)隨管排數(shù)的增多,兩種工況下蒸發(fā)器的換熱量依次增大。對(duì)于空調(diào)器,最小值比最大值小 42.8%;對(duì)于冷風(fēng)機(jī),最小值比最大值小 64.8%。由于換熱接觸面的增加直接導(dǎo)致?lián)Q熱量的增加,此外增加幅度逐漸變小。(2)管排數(shù)的增多使制冷劑流量和壓降都增大。當(dāng)管排數(shù)增多時(shí),管路數(shù)多的壓降更大,幾乎呈線性正相關(guān);制冷劑流量的變化趨勢(shì)與換熱量基本保持一致,管路數(shù)越多增加趨勢(shì)逐漸變緩。
(3)對(duì)于空調(diào)器選用多排數(shù)時(shí),可適當(dāng)提高迎面風(fēng)速,以增強(qiáng)后面幾排的的傳熱,建議3排最佳;對(duì)于食品冷凍冷藏冷風(fēng)機(jī),進(jìn)出風(fēng)溫差受風(fēng)量的影響較大,為避免進(jìn)出風(fēng)溫差大,增加食品干耗,建議小溫差大風(fēng)量控制電耗情況下,可以適當(dāng)增加排數(shù)以4排管。