CO2冷風(fēng)機性能理論計算和實驗研究.pdf

1、當今世界所面臨的臭氧層空洞和溫室效應(yīng)等環(huán)境問題日益凸顯，制冷行業(yè)有著不可推卸的責(zé)任。從《蒙特利爾議定書》到現(xiàn)在的《蒙特利爾議定書》基加利修正案的提出，都在不斷推動環(huán)保高效制冷劑的使用，CO2作為最早期的天然制冷劑，在被棄用近百年后再次進入制冷行業(yè)。雖然CO2作為制冷劑依然存在一些技術(shù)上的問題，但是其優(yōu)越的環(huán)保性能，熱力性能及低廉的價格使得它在現(xiàn)代制冷行業(yè)有非常大的發(fā)展空間。冷風(fēng)機是冷庫及其他制冷系統(tǒng)中最常用也最關(guān)鍵的組成部分，改善冷風(fēng)機

2、的性能對制冷系統(tǒng)的優(yōu)化及節(jié)能有著不可忽視的作用。本文通過理論計算和實驗研究，分析了CO2冷風(fēng)機的幾何參數(shù)、空氣側(cè)參數(shù)及制冷劑側(cè)參數(shù)對冷風(fēng)機性能的影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)CO2冷風(fēng)機的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，參考相關(guān)文獻中的經(jīng)驗公式，建立穩(wěn)態(tài)分區(qū)集中參數(shù)模型，數(shù)學(xué)模型建立前，忽略一些對計算結(jié)果影響不大的因素，使計算模型更加簡潔方便。⑵通過前期建立的數(shù)學(xué)計算模型，對CO2冷風(fēng)機在不同的幾何參數(shù)、不同的空氣側(cè)參數(shù)和不同的制冷劑

3、側(cè)參數(shù)條件下的換熱系數(shù)及制冷量進行了理論計算。冷風(fēng)機幾何參數(shù)對其換熱系數(shù)和制冷量的影響為：傳熱系數(shù)與翅片間距成正比，與管間距成反比；相反的，制冷量與翅片間距成反比，與管間距成正比?？諝鈧?cè)參數(shù)對冷風(fēng)機的影響為：傳熱系數(shù)和制冷量都與校準箱溫度成正比變化；存在最佳迎風(fēng)面風(fēng)速（3.2-3.6m/s）使冷風(fēng)機換熱效果最好。制冷劑側(cè)參數(shù)對冷風(fēng)機的影響：冷風(fēng)機傳熱系數(shù)與循環(huán)倍率成正比關(guān)系，3倍左右循環(huán)倍率最佳。實際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考量這幾方面的因素，使

4、冷風(fēng)機效果達到最優(yōu)。⑶設(shè)計并生產(chǎn)了靜壓箱寬度可變的冷風(fēng)機，實驗研究了冷風(fēng)機靜壓箱寬度對迎風(fēng)面風(fēng)速均勻性的影響規(guī)律，以及靜壓箱寬度對冷風(fēng)機傳熱系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，靜壓箱寬度從320mm變化到520mm時，迎風(fēng)面風(fēng)速均勻性越來越高，達到520mm時，迎風(fēng)面九個測點中，最大風(fēng)速與最小風(fēng)速差值僅為0.11m/s。傳熱系數(shù)與靜壓箱寬度也是正比關(guān)系，在靜壓箱寬度為520mm，校準箱溫度為-20℃時，傳熱系數(shù)為15.8W/m2·K。⑷實驗研究了

5、冷風(fēng)機在不同空氣側(cè)參數(shù)和制冷劑側(cè)參數(shù)下性能的變化規(guī)律。與理論計算值趨勢相同，實驗數(shù)據(jù)顯示，冷風(fēng)機的傳熱系數(shù)和制冷量與校準箱溫度成正比，校準箱溫度的變化范圍為-40--20℃的時候，相應(yīng)的傳熱系數(shù)的變化范圍是14.9-16.5W/m2·K，制冷量的變化范圍是30.4-32.6kW，增幅分別為10.7％和7.2%。改變循環(huán)倍率，循環(huán)倍率達到3的時候，傳熱系數(shù)的值趨于平穩(wěn)。⑸對比了冷風(fēng)機的實驗值和理論計算值，驗證數(shù)學(xué)模型的合理性。對比結(jié)果顯示