户式空调空冷冷凝器传热及流动实验研究
翅片管式空冷冷凝器作为制冷系统的主要换热设备和能耗设备，凭借其高效、方便、低污染的优势而被普遍应用和推广；提高空冷冷凝器的换热性能，降低空冷冷凝器的能耗具有十分重要的意义。
本文研究对象是户式中央空调器的室外风冷冷凝机组，室外机为两台V型换热器，分别采用2排换热管结构和3排换热管结构，理论制冷量分别为10kW和15kW。实验测量迎风面速度场和制冷剂流路的管壁温度，建立了冷凝器的整体换热模型和控制体区域换热模型；对实验数据进行计算机分析和图形化处理，得到风冷冷凝器管内外工质换热性能和流动特征的结论，提出优化冷凝器结构的设计途径。
实验数据方面：采用IFV900-A三维热线风速仪测量速度场，利用LabVIEW数据采集系统测量流路的管壁温度，借助Matlab、Origin和Mathematica等数学软件处理数据并且图形化显示计算结果。
建立冷凝器整体换热模型，计算其平均冷凝温度和平均迎面风速，得到冷凝器空气侧的换热系数和总的传热系数以及冷凝器的COP。通过不同管排结构的冷凝器性能参数对比，分析其速度场的差异对换热性能造成的影响。
在流路温度实验测量的基础之上，选取适当的控制体换热区域，分析每个控制体管内制冷剂的传热和流动。经过适当的简化假设，利用管外对流换热经验关系式和管内冷凝换热通用模型，根据质量守恒和能量守恒方程建立数学模型，计算空气侧、制冷剂侧的性能参数，得出了管内制冷剂流动阻力、区域冷凝温度以及流路制冷剂干度，为系统的性能分析奠定基础。
空冷冷凝器的主要热阻在空气侧，因此迎面风速的大小、流场的均匀性以及管排数对冷凝器的换热性能、冷凝器温度以及COP有很大影响。空调机组室外冷凝器空气入口侧空气流速测量的结果表明：冷凝器风速分布不均匀，最高风速是最低风速的4倍以上。风速不均匀造成了冷凝器COP的下降。计算表明2排管型冷凝器的换热性能优于3排管型的，因此设计冷凝器时应考虑换热器的管排数和空气流速等因素的优化，以使得冷凝器的进121流场均匀，提高其换热性能。
本文对水平管内制冷工质HCFC22的冷凝换热过程进行了实验测量，对管外流换热经验公式引入修正系数，建立冷凝器换热和流路压降模型。根据实验数据，通过计算机计算获得传热系数与压降随干度的变化情况。两相区计算的结果表明：随着冷凝过程的进行，管路的总压降约为4222Pa，管内冷凝换热系数的变化范围为1884～802W/(K·m<'2>)。该两相区换热和流动模型对于今后对流程布置的改进与换热器换热性能的提高提供了指导性的意义。对空气侧对流换热系数、管内冷凝换热系数、总换热系数、COP和冷凝器流路压降等，计算分析它们的函数传递误差。
户式空调;空冷冷凝器;传热;流动;换热性能;换热系数;计算;冷凝换热;内制冷剂;换热模型;空气流速;管内;迎面风速;冷凝温度;实验数据;实验测量;速度场;控制体;换热器;压降
华南理工大学
硕士
工程热物理
刘金平
2006
中文
TB567.5
69
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）