《空气侧不均匀气流分布下平行流冷凝器性能研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空气侧不均匀气流分布下平行流冷凝器性能研究（学位论文-工学）（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分 类 号 学 号 M200970950学 校 代 码 10487 密 级硕士学位论文空气侧不均匀气流分布下平行流冷凝器性能研究学位申请人： 王彦忠学科专业： 制冷及低温工程指导教师： 陈焕新 教授答辩日期： 2012 年 1 月 4 日A Thesis Submitted in Partial of Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master EngineeringInvestigation of Impact of Non-uniform Airflow on thePerformance of Parallel Flow
2、 CondenserCandidate: Wang YanzhongMajor: Refrigeration & Cryogenics EngineeringSupervisor: Prof. Chen HuanxinHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei 430074, P. R. ChinaJan, 2012独创性声明本 人 声 明 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 我 个 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作及 取 得 的 研 究 成 果 。 尽 我 所 知 ， 除 文 中 已 经 标 明 引
3、 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不包 含 任 何 其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 。 对 本 文 的 研 究 做出 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声明 的 法 律 结 果 由 本 人 承 担 。学 位 论 文 作 者 签 名 ：日 期 ： 年 月 日学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 即 ：学 校 有 权 保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构
4、 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 ， 允 许论 文 被 查 阅 和 借 阅 。 本 人 授 权 华 中 科 技 大 学 可 以 将 本 学 位 论 文 的 全 部 或 部分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检 索 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段保 存 和 汇 编 本 学 位 论 文 。保 密 ， 在 _年 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。本 论 文 属 于 不 保 密 。（ 请 在 以 上 方 框 内 打 “ ”）学 位 论 文 作 者 签 名 ： 指 导 教 师 签 名 ：日 期 ： 年 月 日 日 期 ： 年 月 日
5、华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要由于在较轻的质量和较少的制冷剂充灌量下可以获得较高的换热效率，近年来平行流换热器从汽车空调被越来越广泛的推广到暖通空调系统及制冷系统（H VAC&R） ，大有取代传统换热器的趋势。在平行流换热器的设计过程中迎风面气流分布总是被假定为均匀的，然而实际气流却并非如此。从对换热器空气侧流场的试验及模拟研究来看，换热器迎风面的气流不均匀性还相当严重。本文主要采用数值模拟与实验相结合的 方 法 来 研 究 不 均 匀 气 流 下 平 行 流 冷 凝 器 的 性 能 。首 先 选 用 合 适 的 空 气 侧 和 制 冷 剂 侧 计 算 关 联 式 ， 建
6、 立 了 均 匀 气 流 下 的 平 行 流 冷 凝器 仿 真 模 型 。 模 型 采 用 限 体 积 法 （ FVM） 将 平 行 流 冷 凝 器 沿 微 通 道 扁 管 划 分 为 多 个 控制 微 元 ， 针 对 每 个 微 元 应 用 效 能 传 热 单 元 数 法 （ NTU ） 计 算 热 冷 流 体 出 口 参 数 。通过对 20 组实验数据对比分析，换热量、制冷剂出口温度和制冷剂出口压力模拟结果 的 均 方 根 误 差 分 别 为 5.99%、 5.65%和 5.66%。然 后 利 用 CFD 软 件 模 拟 了 平 行 流 冷 凝 器 空 气 侧 流 场 ， 将 Fluent
7、 中 的 多 孔 介 质 模 型 应用 于 平 行 流 冷 凝 器 ， 采 用 压 降 速度实验数据拟合了模型中粘性阻力因子 C1和 惯 性 阻力 因 子 C2，研究了空气侧气流分布规律。最后通过分析国内外学者对翅片管式换热器不均匀气流的研究，在均匀模型的基础 上 编 制 了 不 均 匀 气 流 下 的 平 行 流 冷 凝 器 模 拟 程 序 ， 并 以 R22 工 质 为 例 ， 模 拟 了 不 同 气流分布方案、不同制冷剂流量对冷凝器性能的影响。主要得出以下结论：不均匀的气流分布会使平行流冷凝器的换热量下降、制冷剂侧压力损失增加，其影响的程度与气流 分 布 的 不 均 匀 程 度 和 制
8、冷 剂 流 量 有 关 ， 最 小 制 冷 剂 流 量 下 换 热 量 衰 减 1%， 最 大 制 冷剂 流 量 下 换 热 量 衰 减 6%。 模 拟 结 果 显 示 制 冷 剂 压 力 损 失 增 加 量 为 6%35%。 另 外 不 均匀气流会使冷凝器风机理论功耗增加，其增加的程度主要由气流的不均匀性决定。关键词 : 平 行 流 冷 凝 器 流 场 分 布 不 均 性 能I华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractIn recent years, aluminum parallel flow heat exchangers have received much att
9、entionand interest, not just in automotive filed but also in the heating, ventilation, air conditioningand refrigeration (HVAC&R) industry. There is a plain tendency that many conventionaltypes of heat exchangers will be replaced. When parallel-flow condenser was designed, theairflow was always assu
10、med to be uniform. However, that is not the case. In this paper, westudied the impact of non-uniform airflow on parallel flow condenser.Firstly, simulation model for uniform airflow was built with appropriate correlations.The finite volume method (FVM) was adopted to divide the condenser into many s
11、egments.Exit parameters were calculated with NTU method according to every segment.Simulation results were compared with 20 groups of test data. The root mean square error(RMS) of heat transfer, condenser outlet refrigerant temperatures and outlet refrigerantpressures are 5.99%、 5.65% and 5.66% resp
12、ectively.Subsequently, air flow field outside p the condenser was simulated with computationalfluid dynamics (CFD). Porous model in Fluent was applied to parallel condenser. Viscousresistance factor C1 and inertia resistance factor C2 were obtained by fitting the pressuredrop velocity experimental d
13、ata.Finally, comparing with other scholars study on finned tube heat exchanger, a modelis proposed to evaluate the effect of non-uniform airflow on parallel-flow condenser. Fourtypes of two-dimensional velocity distributions were adopted to study the impact of airmal-distribution and measure the imp
14、act of non-uniform airflow in different direction. Thenfor every airflow profile, performances for four types refrigerant mass flow rate weresimulated. It turned out that mal-distribution of airflow affected the heat flow rate,refrigerant pressure drop, as well as the theoretic fan power consumption
15、. The capacitydegradation and pressure drop increment are in connection with the degree ofnon-uniformity of airflow and the refrigerant mass flux. The maximum capacitydegradation was found to be 1% for the least refrigerant mass flux, and 6% for themaximal.Keywords: parallel flow condenser flow field mal-distribution performanceII华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文目 录摘 要 . IAbstract.II1 绪 论1.1 课 题 的 研 究 背 景 .
