平行流冷凝器中热流体不均匀性的耦合规律研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51076048
项目类别：
面上项目
资助金额：
38.0万
负责人：
陈焕新
依托单位：
华中科技大学
学科分类：
E0601.工程热力学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
陈正军；毕冬梅；张威；李晨；刘小琳；胡浩茫；
关键词：
流量分配不均流体网络理论多孔介质模型平行流冷凝器

项目摘要

流量分配的均匀性是热流体科学领域倍受关注的关键课题，尤其是两相制冷剂在平行流冷凝器几十根并列扁管中时分配会极端不均，这导致部分换热管段低效甚至失效，进而使冷凝器乃至空调系统性能大幅衰减，如何深入研究并揭示其作用机制是国内外研究热点。申请人基于流体网络理论创新性地提出平行流冷凝器制冷剂流量分配的理论预测模型，引入多孔介质的分布阻力概念建立冷凝器空气侧百叶窗折叠翅片的整体仿真模型，打破目前仅能对单个翅片局部流动模拟的限制。拟通过数值模拟和实验对比，分析实际运行冷凝器中空气和制冷剂在不同结构和工况下的分布特性，提出合理的不均匀性分布指标，建立相应的工程抑制机制，可以提高空调系统效率、降低能耗，进而揭示平行流冷凝器、多联机等热设备中热流体的耦合规律，为研究微通道换热器、高热流密度散热等挑战性课题提出了新的解决途径，是对热流体分布不均匀性机理的前瞻性探索。此研究属开拓性研究领域，尚未见相关报道。

结项摘要

平行流冷凝器的集管与扁管之间的分流和合流结构，导致了流体流量分配不均，当流体发生相变时情况更加复杂。流量分配的均匀性是换热器领域倍受关注的关键课题，申请人基于流体网络理论创新性地提出平行流冷凝器制冷剂流量分配的理论预测模型，引入多孔介质的分布阻力概念建立冷凝器仿真模型，打破目前仅能对单个翅片局部流动模拟的限制，建立相应的工程抑制机制。研究过程为：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。结合研究结论，不仅可以可以提高空调系统效率、降低能耗，还能进一步为揭示平行流冷凝器、多联机等热设备中热流体的耦合规律奠定理论基础，为研究微通道换热器、高热流密度散热等挑战性课题提出了新的解决途径。