房間空氣調(diào)節(jié)器用換熱器空氣側(cè)傳熱與流動(dòng)特性模擬及分析研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，能源和環(huán)境矛盾日益突出。高效、節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品的研發(fā)已成為空調(diào)行業(yè)的一項(xiàng)重要課題?？照{(diào)器的能效指標(biāo)主要受壓縮機(jī)工作效率和換熱器換熱效率的影響，提高換熱器的換熱效率，對(duì)提高房間空調(diào)器的制冷系數(shù)更為有效。房間空調(diào)器用換熱器的主要熱阻來自空氣側(cè)，空氣的流動(dòng)特性對(duì)換熱器的換熱有重要影響。CFD數(shù)值模擬是分析研究換熱器空氣側(cè)傳熱與流動(dòng)特性的常用有效方法。房間空調(diào)器用換熱器空氣側(cè)傳熱與流動(dòng)特性的數(shù)值模擬，可為換熱器

2、的設(shè)計(jì)提供有效的驗(yàn)證方法與手段，能夠?yàn)楦纳茡Q熱器的傳熱特性提供一定的參考。
　　本文以典型的房間空調(diào)器用雙排（叉排）平直翅片管換熱器、傾角均勻的三角形波紋翅片管換熱器以及前平直后傾角均勻的波紋翅片管換熱器為研究對(duì)象，采用Reyno lds平均法，在一定條件下對(duì)換熱器空氣側(cè)的傳熱與流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的分析研究。
　　首先，運(yùn)用傳熱學(xué)、流體力學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)理論，依據(jù)房間空調(diào)器及其所用換熱器的工作原理和傳

3、熱特點(diǎn)，分析了換熱器的傳熱過程，同時(shí)討論了換熱器流體的流動(dòng)過程，并對(duì)影響換熱器傳熱特性的翅片效率進(jìn)行了相應(yīng)的分析。
　　其次，討論了運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法求解換熱器空氣側(cè)傳熱與流動(dòng)問題的過程，選取了三維湍流模型及相應(yīng)的數(shù)值模擬方法。結(jié)合換熱器空氣側(cè)傳熱與流動(dòng)的特點(diǎn)，探究了房間空調(diào)器用換熱器的數(shù)學(xué)描述，建立了其控制方程，并明確了相關(guān)參數(shù)的含義。采用Reynolds平均法，應(yīng)用ANSYS CFX對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了數(shù)值模擬，并利用前人在相

4、同工況下對(duì)平直翅片管換熱器所模擬的結(jié)果對(duì)本文中相應(yīng)的模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。在模擬方法可行、模擬過程合理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)傾角均勻的三角形波紋翅片管換熱器與前平直后傾角均勻的波紋翅片管換熱器以及其他不同工況下三種換熱器空氣側(cè)的傳熱與流動(dòng)特性進(jìn)行了研究。
　　最后，對(duì)所得的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，得出相應(yīng)的結(jié)論。對(duì)比分析了三種換熱器翅片表面溫度及翅片間空氣溫度分布變化規(guī)律，同時(shí)探討了三種換熱器翅片間空氣壓力與流速的變化規(guī)律以及流線的分布

5、情況。研究表明，在換熱過程中，三種換熱器翅片表面溫度分布并不均勻，翅片間空氣的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)分布各不相同。傾角均勻的三角形波紋翅片與前平直后傾角均勻的波紋翅片的換熱均優(yōu)于平直翅片，但翅片間空氣壓降也均增大?？諝馊肟谒俣葹?m/s時(shí)，與平直翅片相比，傾角均勻的三角形波紋翅片間空氣壓降增大近177.02％，前平直后傾角均勻的波紋翅片間空氣壓降增大約69.72%。此外，本文還研究了風(fēng)速對(duì)換熱器空氣側(cè)傳熱與流動(dòng)特性的影響情況。結(jié)果表明，