旋轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)板式換熱器冷凝換熱特性的影響.pdf

1、蒸發(fā)制冷循環(huán)系統(tǒng)作為機(jī)載環(huán)控系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)其冷凝換熱機(jī)理的研究具有十分重要的意義。本文以垂直旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下板式換熱器為研究對(duì)象，利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下板式換熱器的冷凝換熱特性。選取R22作為制冷劑，設(shè)計(jì)單級(jí)壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，并搭建旋轉(zhuǎn)換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)。通過改變換熱器的放置角度、R22進(jìn)口流量、冷卻水進(jìn)口流量、轉(zhuǎn)速等條件，對(duì)不同工況下R22的冷凝換熱過程進(jìn)行研究。運(yùn)用數(shù)值模擬方法，分析不同轉(zhuǎn)速下板片流道內(nèi)R22冷

2、凝換熱過程。
　　當(dāng)換熱器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，R22進(jìn)口流量從18m3/h增加到28m3/h，R22側(cè)換熱系數(shù)、冷卻水側(cè)換熱系數(shù)以及總傳熱系數(shù)都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。為研究重力對(duì)換熱的影響，對(duì)0~180°放置的板式換熱器內(nèi)流體的換熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到R22側(cè)出口壓力、溫度及換熱系數(shù)受重力影響的變化范圍均在4％以內(nèi)，冷卻水側(cè)換熱系數(shù)幾乎不受影響。
　　由于旋轉(zhuǎn)過程中板式換熱器向周圍環(huán)境的散熱方式為強(qiáng)化對(duì)流換熱，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的熱量損失不可忽略

3、。本文提出了兩種熱損失量計(jì)算公式，由兩種公式計(jì)算得出：熱損失量變化值為0.20~2.29kW，二者差值的變化范圍為-0.57~2.75kW，最大偏差約為總換熱量的5％。
　　當(dāng)板式換熱器處于垂直旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，R22和冷卻水的換熱性能會(huì)受到R22進(jìn)口流量、冷卻水進(jìn)口流量以及轉(zhuǎn)速等因素的影響。轉(zhuǎn)速為0~60rpm，旋轉(zhuǎn)對(duì)R22進(jìn)出口壓差變化范圍為0.2~0.6MPa。轉(zhuǎn)速的增加對(duì)冷卻水進(jìn)口流量影響較小，轉(zhuǎn)速從0rpm增加到60rpm，冷

4、卻水進(jìn)口流量從13m3/h下降到12.97m3/h。
　　R22進(jìn)口參數(shù)以及冷卻水進(jìn)口參數(shù)確定的情況下，轉(zhuǎn)速由0rpm增加到60rpm過程中，R22側(cè)換熱系數(shù)增加了83.98~129.49W/(m2·K)，增長(zhǎng)率為4.42~8.26％；冷卻水側(cè)換熱系數(shù)增加了433.17~435.73W/(m2·K)，增長(zhǎng)率為5.00~6.99％。
　　根據(jù)R22出口冷凝液的雷諾數(shù)、普朗特?cái)?shù)與努塞爾數(shù)之間的關(guān)系，對(duì)適用于本文實(shí)驗(yàn)條件的R22冷

5、凝換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行擬合。在靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的基礎(chǔ)上，引入旋轉(zhuǎn)數(shù)Ro，擬合垂直旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下R22冷凝換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，該實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式擬合精度較高，偏差在±5％以內(nèi)。
　　利用CFX模擬計(jì)算了板式換熱器單元流道模型在0~350rpm的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的冷凝換熱過程。在低轉(zhuǎn)速（0~60rpm）數(shù)值模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，得出高轉(zhuǎn)速（120~350rpm）對(duì)R22在板式換熱器通到內(nèi)的冷凝換熱過程產(chǎn)生了更大的影響，尤其是對(duì)R22沿程壓降的影