论文部分内容阅读
随着国家节能减排政策的推行,进一步降低制冷系统的能耗是必然要求,而提高主要设备的效率是有效措施之一。干式蒸发器由于回油效果好、制冷剂充注量少、稳定性好等优点而广泛应用于制冷系统,但各换热管制冷剂分配不均是限制其性能进一步改进的主要因素。一方面,制冷剂分配不均使干式蒸发器换热面积得不到充分利用,直接导致制冷量的下降,降低其换热效率,从而对整个制冷系统的能效产生不利影响,此外,从工程应用的角度,这会降低设备的经济性;另一方面,制冷剂分配不均还会引起制冷系统膨胀阀的震荡。为解决这一工程问题,本课题采用CFD模拟的方法对干式蒸发器制冷剂分配性能的改进进行了相关的研究。首先,对典型的干式蒸发器样本进行了纯液相制冷剂分配的数值模拟,分析了分液不均的原因,结合工程应用要求,提出了分液管方案及孔板方案改进其分液性能;同时针对孔板方案,详细给出了孔径的计算方法。此外,对所提出的分液管方案及孔板方案进行了纯液相制冷剂分配的研究,发现与样本相比均匀性分别提高43.04%及34.07%,初步证实方案的可行性。其次,对蒸发器样本、分液管方案及孔板方案进行了气液两相制冷剂分配的初步研究,根据数值模拟结果,对比分析了制冷剂分配的均匀性指标。对于初步分液管方案,混合相及液相的均匀性分别提高了43.81%、37.74%;对于初步孔板方案,混合相及液相的均匀性分别提高了51.36%、45.86%。为进一步改进分液性能,对分液管方案进行了开孔直径及开孔结构的优化,对孔板方案进行了孔径及安装位置的优化。对于最优分液管方案,混合相及液相的均匀性分别提高了56.60%、51.34%;对于最优孔板方案,混合相及液相的均匀性分别提高了60.80%、56.61%。此外,针对最优的分液管方案及孔板方案,进行了变工况下的研究,所计算的典型工况干度范围为0.1～0.3,流量范围为0.34～0.85 kg/s。计算得出,当干度改变时,混合相均匀性指标变化不大,而液相均匀性指标随干度的增加而变大,表明其均匀性降低;流量对混合相及液相的均匀性影响都较小。最后,对最终的分液方案及样本进行传热数值计算,对比分析增加分液结构后蒸发器传热性能的提升。相比样本,最优分液管方案换热量提高19.69%,最优孔板方案换热量提高23.83%,表明这两种方案有较好的实用性。