汽液分離式空冷冷凝器的性能研究.pdf

1、強(qiáng)化管內(nèi)冷凝傳熱的技術(shù)很多，工業(yè)上通常采用強(qiáng)化管來提高冷凝傳熱系數(shù)。然而，強(qiáng)化管提高傳熱系數(shù)的同時(shí)，也造成了流動(dòng)阻力的增大，從而導(dǎo)致冷凝強(qiáng)化傳熱的綜合性能不太理想。汽液分離式空冷冷凝器是一種新型冷凝器，其冷凝區(qū)外形結(jié)構(gòu)酷似平行流冷凝器，但在聯(lián)箱內(nèi)設(shè)置了特殊設(shè)計(jì)的能及時(shí)排出冷凝液的汽液分離隔板，提高進(jìn)入下一個(gè)流程的工質(zhì)干度，從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱、降低流阻以及流量均勻分配的目的。
　　 本文研發(fā)出一款空冷式汽液分離式冷凝器，并以HFC1

2、34a為工質(zhì)對(duì)這種新型冷凝器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在進(jìn)口干度0.97和飽和溫度45℃下，分別考察了質(zhì)量流量364～644 kg·m-2·s-1以及熱流密度4.7～8.1 kW·m-2對(duì)管內(nèi)傳熱系數(shù)及壓降的影響。研究結(jié)果表明，在控制進(jìn)口干度的情況下，汽液分離式冷凝器的冷凝傳熱系數(shù)和摩擦阻力壓降均隨著質(zhì)量流速的增大而增大，隨著熱流密度的增加而減小。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析，建立了汽液分離式冷凝器的傳熱與壓降經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。
　　 采用經(jīng)典的傳熱

3、及壓降經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，理論計(jì)算了與汽液分離式冷凝器相同管內(nèi)換熱面積的蛇形冷凝器和平行流冷凝器的管內(nèi)換熱系數(shù)和壓降。與汽液分離式冷凝器的結(jié)果相比，在低質(zhì)量流速下汽液分離式冷凝器的傳熱系數(shù)低于兩者，但在高流速下高于兩者。汽液分離式冷凝器的兩端壓降在所計(jì)算工況下都低于其他兩個(gè)冷凝器。采用PF懲罰因子得到綜合性能的評(píng)價(jià)結(jié)果：當(dāng)熱流密度4.7～6.4 kW·m-2、質(zhì)量流速為364～644 kg.m-2·s-1。時(shí)，汽液分離式冷凝器的PF值較蛇形降低

4、了3.3％～31.2％。當(dāng)熱流密度4.7～6.4 kW·m-2、質(zhì)量流速420～644 kg·m-2·s-1時(shí)，汽液分離式冷凝器的PF值較平行流降低了3％～43.6％。
　　 將上述三種具有相同換熱面積的冷凝器重新設(shè)計(jì)并放置于同一個(gè)HCFC22制冷系統(tǒng)中進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究。在標(biāo)準(zhǔn)焓差實(shí)驗(yàn)室中對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，在保持蒸發(fā)器側(cè)工況(干濕球溫度為27℃/19℃)不變的情況下，逐一改變冷凝器側(cè)進(jìn)口空氣干球溫度29～41℃。研究結(jié)果表明，

5、汽液分離式冷凝器系統(tǒng)性能優(yōu)于蛇形、平行流冷凝器系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)研究的工況范圍內(nèi)，與使用蛇形冷凝器和平行流冷凝器相比，汽液分離式冷凝器使系統(tǒng)的能效比(COP)分別了提高5.47％～7.33％和5.87％～6.88％，使炯效率也分別提高了6.89％～9.13％和6.89％～8.71％。
　　 通過汽液分離式冷凝器對(duì)工質(zhì)適應(yīng)性應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)：一個(gè)熱力性能優(yōu)良的HCFC22汽液分離式冷凝器不適合HFC410A，其在氣液分離與流量均勻分配方面均