跨臨界co2空調(diào)節(jié)能型緊湊式換熱器研究

1、l859762AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonCompactandSavingEnergyHeatExchangerforTrans—criticalCarbonDioxideAirConditioningByRenyuanWangSupervisor：ProfJingxingWuRefrigerationandCryogenicEng

2、ineering一，一一一ChemicalandEnergyEngineeringSchoolMay2010摘要摘要跨臨界C02循環(huán)系統(tǒng)具有優(yōu)良的環(huán)保特性、良好的傳熱性質(zhì)、較低的流動(dòng)阻力及相當(dāng)大的單位容積制冷量使其有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)存在系統(tǒng)效率低與系統(tǒng)工作壓力高引起的設(shè)備和管道安全等尚需解決的問題。本文以超臨界C02為研究對象，以數(shù)值模擬為研究方法，對跨臨界C02空調(diào)系統(tǒng)中的換熱器進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容及取得的成果有以下幾個(gè)方面：1

3、對現(xiàn)有的跨臨界C02帶lJ冷系統(tǒng)中的換熱器進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)跨臨界C02制冷系統(tǒng)效率提高依賴于換熱器性能的提高，而發(fā)展微通道緊湊式換熱器對解決超臨界C02制冷系統(tǒng)效率低及其設(shè)備安全問題有至關(guān)重要的作用。2對超臨界C02物性進(jìn)行分析，采用低雷諾數(shù)LB模型對微通道內(nèi)的超臨界C02在不同質(zhì)量流速和壓力下的換熱特性與壓降特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，且與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同的熱流密度對微通道內(nèi)超臨界C02換熱特性與壓降特性影響不大。3對空

4、氣側(cè)強(qiáng)化傳熱采用百葉窗翅片，建立空氣與翅片耦合的三維簡化幾何模型，采用Laminar模型計(jì)算管外百葉窗翅片的傳熱與阻力特性，并與文獻(xiàn)中試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的數(shù)據(jù)比較，吻合程度較好，為下一步百葉窗翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化和開發(fā)的研究方法提供了依據(jù)。4為進(jìn)一步闡明空氣側(cè)的強(qiáng)化傳熱翅片的性能，分別考察了不同的翅片高度、窗翅高度、翅片厚度和翅片節(jié)距等結(jié)構(gòu)參數(shù)對傳熱系數(shù)和壓降的影響，采用綜合考慮傳熱和壓降特性的傳熱泵耗功率函數(shù)比較法對百葉窗翅片結(jié)

5、構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，得到一組綜合性能較好的百葉窗翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)。5開發(fā)了新型弧形百葉窗翅片，對不同窗翅角度與不同弧度下的百葉窗翅片進(jìn)行數(shù)值模擬研究，得到新型弧形百葉窗翅片的換熱特性與壓降特性較一般的百葉窗翅片都有增加，平均換熱系數(shù)增加幅度可高達(dá)947％，平均壓降增加的最大幅度為32％；且整體上弧形百葉窗翅片的換熱系數(shù)增加的幅度高于壓降增加的幅度，起到強(qiáng)化傳熱的目的。本文對跨臨界C02制冷系統(tǒng)中的微通道平行流換熱器中管內(nèi)的超臨界C02與管外側(cè)的百葉