淺談?wù)舭l(fā)器特性

《淺談?wù)舭l(fā)器特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、淺談?wù)舭l(fā)器特性摘要制冷、熱泵系統(tǒng)中進(jìn)行的是一個(gè)傳熱、傳質(zhì)流動(dòng)的復(fù)雜過(guò)程，并且是一個(gè)不斷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。其中蒸發(fā)器是制冷和熱泵系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，它的運(yùn)行狀況直接關(guān)系系統(tǒng)的優(yōu)劣，作為制冷、制熱的低溫?fù)Q熱器，蒸發(fā)器與低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱量交換。其動(dòng)態(tài)特性的模擬預(yù)測(cè)和研究無(wú)論対蒸發(fā)器木身的設(shè)計(jì)、運(yùn)行還足對(duì)整個(gè)制冷熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化和控制都具有十分重要的意義。本文以逆流套管式蒸發(fā)器為研究對(duì)象，從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)適當(dāng)假定，運(yùn)用質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程建立蒸發(fā)器的動(dòng)態(tài)分布參數(shù)模型。用數(shù)值方法對(duì)模型方程進(jìn)行離散求解。得到并分析了動(dòng)態(tài)過(guò)程屮蒸發(fā)器制冷劑側(cè)及水側(cè)各主

2、要參數(shù)的沿程分布及其隨時(shí)間的變化情況。關(guān)鍵詞：蒸發(fā)器動(dòng)態(tài)分布動(dòng)態(tài)模擬中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：引言：制冷與熱泵技術(shù)與人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系越來(lái)越密切，尤其是近年來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的提高，制冷和熱泵行業(yè)發(fā)展迅速，與此同時(shí)也造成電耗、燃料消耗的大幅度增加，缺電、缺油、缺煤等信息見(jiàn)諸報(bào)端的頻率不斷升級(jí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，暖通空調(diào)能耗約占我國(guó)總能耗的22.75%,并有逐漸上升的趨勢(shì)。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持快速增長(zhǎng)的同時(shí)，重要能源的緊缺止逐步成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，因此，開(kāi)發(fā)和研制高性能、低能耗的制冷、熱泵系統(tǒng)是該技術(shù)領(lǐng)域的重要課題之一，也是“可持

3、續(xù)發(fā)展”國(guó)策的迫切要求。而蒸發(fā)器是制冷、熱泵裝置中最重要的組成部分之一，它的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，因此，蒸發(fā)器的研究一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的密切關(guān)注。蒸發(fā)器動(dòng)態(tài)分布參數(shù)模型的建立作為制冷、熱泵裝置的重要部件一蒸發(fā)器，其中的液體流動(dòng)和傳熱、傳質(zhì)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，而且蒸發(fā)器木身的兒何結(jié)構(gòu)也變化多樣、很不規(guī)律的。蒸發(fā)器的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，山于外界環(huán)境參數(shù)的變化、或系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)熱工參數(shù)的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定工況變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)定工況。因此，対蒸發(fā)器只有采用動(dòng)態(tài)的研究方法，才有可能得到較符合實(shí)際的結(jié)果。整個(gè)制冷、熱泵裝置均是在動(dòng)態(tài)下工作，純粹

4、的穩(wěn)態(tài)工況是不存在的。到目前為止，對(duì)制冷系統(tǒng)所建立的理論模型中大部分是基于穩(wěn)態(tài)工況下做出的。為對(duì)整個(gè)制冷、熱泵系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程機(jī)理有充分的理解,提高系統(tǒng)各部件及系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)制冷、熱泵系統(tǒng)的最佳匹配及最優(yōu)控制等，必須建立能描述整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。作為制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備一一換熱器仍是研究者們歷來(lái)研究的重點(diǎn)，其動(dòng)態(tài)性能對(duì)整個(gè)制冷、熱泵系統(tǒng)性能起至關(guān)重耍的作用。因此，換熱器的動(dòng)態(tài)模型已成為整個(gè)制冷、熱泵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。在制冷、熱泵裝置中，換熱器包括蒸發(fā)器和冷凝器，二者的研究有相似之處，但也有很大不同。比較而言，蒸發(fā)器的研究要比

5、冷凝器復(fù)雜得多，它對(duì)系統(tǒng)的影響更大，建模過(guò)程中要考慮的因素更多。蒸發(fā)器模型的建立主要有集中參數(shù)和分布參數(shù)兩種方法，前者具有計(jì)算速度快，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，通常用于定性分析；而后者具冇計(jì)算精度高、結(jié)果可靠、能較好的反映研究對(duì)象真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，采用該方法建模具有現(xiàn)實(shí)意義。木文以套管式蒸發(fā)器為研究對(duì)象，采用分布參數(shù)法建立模型，模型中水與制冷劑間的換熱視為逆流換熱，蒸發(fā)器中制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，主要經(jīng)歷從兩相到過(guò)熱的過(guò)程，但為了增大模型的通用性、更加全面地研究蒸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性，在模型中考慮了過(guò)冷區(qū)以及過(guò)冷沸騰區(qū)。在某些工況下，制冷劑雖經(jīng)膨脹閥后壓力下降，但仍有

6、可能以過(guò)冷狀態(tài)進(jìn)入蒸發(fā)器。此時(shí)，制冷劑溫度低于相應(yīng)壓力下的飽和溫度，管壁溫度也不高于該飽和溫度。隨著制冷劑不斷被加熱和所接觸的管壁溫度越來(lái)越高，制冷劑將進(jìn)入過(guò)冷沸騰狀態(tài)，在此區(qū)域中，雖然制冷劑的主流溫度還低于相應(yīng)壓力下的飽和溫度，而管壁溫度已高于該飽和溫度。在制冷劑貼近管壁的地方會(huì)產(chǎn)生少量小氣泡，在其進(jìn)入主流的過(guò)程中乂迅速消失。這樣，在這一區(qū)域的換熱系數(shù)就要高于純粹的過(guò)冷區(qū)。當(dāng)制冷劑的主流溫度達(dá)到相應(yīng)壓力下的飽和溫度時(shí)，產(chǎn)生的氣泡越來(lái)越多并且不再消失，換熱系數(shù)也在迅速增大，這就是所謂的核態(tài)沸騰。而蒸發(fā)器動(dòng)態(tài)參數(shù)模型的建立包括管內(nèi)制冷劑側(cè)、金屬管壁和

7、管外水側(cè)三部分。在建立蒸發(fā)器的動(dòng)態(tài)分布參數(shù)模型方程時(shí)先做以下假設(shè)：1）制冷劑在管內(nèi)為一維流動(dòng)；2）忽略制冷劑的軸向?qū)幔?）忽略重力對(duì)制冷劑流動(dòng)的影響;4）不考慮制冷劑的粘性耗散效應(yīng)；5）管外水的流動(dòng)亦視為一維流動(dòng)，且忽略水側(cè)的壓降；6）不計(jì)管壁徑向熱阻；7）套管外壁保溫良好，其散熱損失視為零。在有效假設(shè)的情況下,引入邊界條件，邊界條件的引入是為了確定微分方程具體解的形式,對(duì)于數(shù)值計(jì)算，正確的給定邊界條件也是很重要的。在蒸發(fā)器的動(dòng)態(tài)模擬中，制冷劑側(cè)的邊界條件為：進(jìn)口壓力P,進(jìn)口焙hr,進(jìn)口流量Gr；水側(cè)的邊界條件為：進(jìn)口溫度Tw,進(jìn)口流量Gwo其中

8、，穩(wěn)態(tài)模型的求解只需知道邊界條件即可，而對(duì)于動(dòng)態(tài)模擬山于多了時(shí)間變量，還必須給出相應(yīng)的初始條件，以確定下一時(shí)刻的物理參數(shù)值