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微通道蒸发器制冷系统的性能试验与数值分析研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 引言

1.1.1 微通道换热器的优势

1.1.2 微通道蒸发器的技术难点

1.2 国内外研究进展

1.2.1 闪蒸汽体旁通对制冷剂流动分配的影响

1.2.2 集流管结构对制冷剂流动分配的影响

1.2.3 流动介质对制冷剂流动分配影响的试验研究

1.2.4 制冷剂流动分配情况的数值模拟研究

1.2.5 微通道蒸发器制冷剂分配不均的其他影响因素

1.3 微通道蒸发器的结构和工作原理

1.4 微通道蒸发器研究中亟需解决的问题。

1.5 本文研究内容与创新点

第2章 微通道蒸发器制冷系统样机、测试装置及试验方案

2.1 样机装置及循环原理介绍

2.1.1 样机装置介绍

2.1.2 样机循环原理

2.2 测试装置介绍

2.2.1 测试装置

2.2.2 试验仪器仪表介绍

2.2.3 测试系统测试原理

2.3 试验方案

2.3.1 试验测试相关标准

2.3.2 试验样机测试现场

2.3.3 样机系统温度、压力测点布置方案

2.3.4 试验工况方案

2.3.5 制冷剂充注量标定方案.

2.4 试验步骤

2.5 小结

第3章 微通道蒸发器在制冷系统中试验研究

3.1 翅片管蒸发器和微通道蒸发器对比研究

3.1.1 蒸发压力对比分析

3.1.2 冷凝压力对比分析一

3.1.3 蒸发器进出口压差对比分析

3.1.4 蒸发器出口过热度对比分析

3.1.5 冷凝器出口过冷度对比分析、

3.1.6 排气温度对比分析

3.1.7 输入功率对比分析

3.1.8 制冷量对比分析

3.1.9 能效比对比分析

3.2 分液管均匀开孑L与非均匀开孔时微通道蒸发器性能对比研究

3.2.1 蒸发压力对比分析

3.2.2 冷凝压力对比分析

3.2.3 蒸发器进出口压差对比分析

3.2.4 蒸发器出口过热度对比分析

3.2.5 冷凝器出口过冷度对比分析

3.2.6 排气温度对比分析

3.2.7 输入功率对比分析

3.2.8 制冷量对比分析

3.2.9 能效比对比分析

3.3 红外成像分析

3.4 试验不确定度分析

3.5 小结

第4章 微通道蒸发器流量分配的数值模拟

4.1 引言

4.2 三维物理模型建立及网格划分

4.2.1 物理模型

4.2.2 边界条件和紊流模型

4.2.3 数学模型

4.3 数值模拟结果及分析

4.3.1 分液管开孔方向对制冷剂流动分布均匀性的影响

4.3.2 分液管开孔情况对制冷剂流动分布均匀性的影响

4.3.3 制冷剂质量流量对制冷剂分布均匀性的影响

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢

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摘要

微通道蒸发器由于其成本低、重量轻、结构紧凑、换热效果好等诸多优点,在制冷空调领域有着十分广阔的应用前景。微通道蒸发器又称为平行流蒸发器,其特点是制冷剂同时流入平行排列的多根扁管,因此在制冷剂流动过程中,涉及到扁管内的流量分配均匀性问题。如今,微通道蒸发器的研究成为热点,而其所面临的问题主要集中在制冷剂的流量分配以及在制冷系统中的性能研究。虽然微通道蒸发器集流管内插入分液管进行二次节流的方法已被提出,但针对此方法的研究尚未深入。基于以上问题,本文通过试验和模拟两种手段对微通道蒸发器在制冷系统中的应用进行研究。
  采用焓差试验法,分别对翅片管蒸发器空调样机、分液管均匀开孔微通道蒸发器空调样机进行性能测试,并采用红外成像仪对微通道蒸发器进行拍照。对试验所得翅片管蒸发器制冷系统和微通道蒸发器制冷系统的性能参数进行对比分析,得出微通道蒸发器制冷系统制冷量比翅片管蒸发器制冷系统更大,增大幅度为2.24%-3.32%,前者能效比也比后者更高,提高幅度为2.60%-3.53%。
  采用焓差试验法,对分液管非均匀开孔微通道蒸发器空调样机进行性能测试,并对其进行红外成像拍照。将分液管均匀开孔微通道蒸发器制冷系统的性能参数与分液管非均匀开孔微通道蒸发器制冷系统的性能参数进行对比分析,得出后者制冷量比前者增大,增大幅度为1.61%-2.38%,能效比也得到提高,提高幅度为1.10%-2.18%。对分液管均匀开孔微通道蒸发器和分液管非均匀开孔微通道蒸发器的红外成像结果进行对比分析,得出后者制冷剂的流动分布比前者更均匀。
  为了更加清晰的了解流动介质在微通道蒸发器中的分布,为试验所得结果提供理论依据,采用数值模拟的方法,研究微通道蒸发器的分配规律。为方便模拟的操作性,模拟中将样机微通道蒸发器的41通道简化为24通道。在分液管均匀开孔的条件下,对分液管的开孔方向进行研究,分两种情况进行模拟,分别为β=0°即分液管开孔向上和β=180°即分液管开孔向下,最终得出β=180°即分液管开孔方向向下时,流动介质的分布情况更好。
  采用数值模拟的方法,对分液管均匀开孔微通道蒸发器内的流动介质分布情况进行模拟,根据模拟结果,在分液管均匀开孔的基础上改变孔径大小,即分液管非均匀开孔,再对非均匀开孔微通道蒸发器内的流动介质分布情况进行模拟,通过流动介质速度云图、温度云图以及各扁管中流动介质的不均匀度计算结果,对比分析两种开孔方式的流动介质分布均匀性,得到分液管非均匀开孔时微通道蒸发器中流动介质的分布情况更好。

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