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多头螺旋盘管发生器换热特性研究

作　者: 孔绍康
导　师: 徐士鸣
学　校: 大连理工大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 多头螺旋盘管发生器混合制冷循环换热特性数值模拟
分类号: U464.138
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要

多头螺旋盘管发生器足汽车发动机排气废热驱动的吸收/压缩混合制冷循环中最重要的换热设备之一,占据了制冷循环一半左右的换热面积。多头螺旋管发生器与汽车排气废热的换热特性对混合制冷循环有重要影响。螺旋盘管发生器管内选用R124-DMAC溶液作为制冷工质对,根据已有混合制冷循环的设计工况以及发生器的二维义排管束简化模型,应用CFD软件模拟计算得到不同尺寸结构发生器简化模型烟气的进出口压力降。并根据发动机排气压降不大于2kPa这条件确定多头螺旋盘管发生器的结构尺寸,即发生器管间距为31mm、发生器换热面积为2.5m2、发生器螺旋周数为17周以及发生器有效换热高度为0.9m。应用CFD流体模拟软件计算多头螺旋盘管发生器三维实际模型和各单根螺旋盘管三维模型。管内工作溶液为水,水的进口压力和进口温度与原工质相同,根据管外烟气二维模拟结果得到的烟气进出口温度,将其锭生器高度方向线性化作为管外烟气的进口条件。根据发生器三维模型模拟结果,以水为工质的螺旋管内单组份单相流动的发生器换热,螺旋盘管发生器整体换热量与各单换热量之和基本相同,误差为2%。以第四根单管作为平均换热量得到的发生器总换热量与螺旋盘管发生器的整体换热亦基本相等。以此可以通过模拟各单根螺旋管的换热量代替发生器的整体换热模拟,或者以第四根管的换热量代件发生器的整体换热量,达到减少模拟计算量周期的目的。为得到多头螺旋盘管发生器内多组分溶液沸腾相变的换热特性,根据一定的假设条件将多头螺旋盘管发生器简化为多管层三维直管模型。通过编程进行理论汁算,得到溶液特性沿发生器高度的变化规律。结果表明管内溶液温度、发生器热负荷以及管内外换热系数随管外烟气的温度与流量的增大而增大,溶液质量分数随其增大而逐渐降低。通过简化模型对吸收/压缩混合制冷循环进行热力计算,结果显示当汽车输出功率不小于180kW时,汽车制冷量完全由吸收式子循环提供,且此时吸收制冷子循环COPabs最大为0.40；当汽车输出功率不大于40kW时,汽车制冷量完全山压缩式制冷子循环提供；当汽车输出功率为100k W时,两个子循环提供制冷量相同。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 选题背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
  1.3 螺旋盘管发生器研究的不足  15
  1.4 本文主要工作  15-16
2 多头螺旋盘管发生器  16-19
  2.1 汽车发动机排气废热/动力联合驱动的混合制冷循环  16-17
  2.2 混合制冷循环计算条件  17-19
    2.2.1 循环所用工质对热物性  17-18
    2.2.2 混合制冷循环设计参数  18-19
3 多头螺旋盘管发生器换热计算  19-27
  3.1 多头螺旋盘管发生器  19-21
    3.1.1 多头螺旋盘管发生器结构  19-20
    3.1.2 多头螺旋盘管发生器结构参数  20-21
  3.2 螺旋盘管发生器的模拟计算  21-26
    3.2.1 单根螺旋盘管的数值模拟  21-23
    3.2.2 整体螺旋盘管发生器的数值模拟  23-26
  3.3 螺旋管换热计算结论  26-27
4 多头螺旋盘管发生器换热模型  27-36
  4.1 螺旋盘管发生器管外烟气换热模型  27-29
    4.1.1 发生器管外侧烟气热物性  27-28
    4.1.2 螺旋盘管发生器管外烟气流域简化  28-29
  4.2 烟气在发生器管外的模拟计算  29-32
    4.2.1 螺旋盘管发生器管外烟气模拟条件  29-31
    4.2.2 螺旋盘管发生器管外烟气模拟结果  31
    4.2.3 螺旋盘管发生器管外模气结论  31-32
  4.3 螺旋盘管发生器管内换热模型  32-34
    4.3.1 发生器管内外换热分析  32
    4.3.2 螺旋盘管发生器换热简化  32-34
  4.4 螺旋盘管发生器计算模型  34-36
    4.4.1 发生器简化模型模拟假设  34
    4.4.2 发生器简化模型的换热模型  34-36
5 发动机功率变化对多头螺旋盘管发生器和循环的影响  36-50
  5.1 发动机功率对排气参数的影响  36-37
  5.2 多头螺旋盘管发生器的模拟计算  37-42
  5.3 混合制冷循环计算模型  42-44
    5.3.1 混合制冷循环参数计算  42-43
    5.3.2 吸收制冷子循环  43-44
    5.3.3 压缩制冷子循环  44
  5.4 计算结果  44-48
    5.4.1 循环热力计算结果  44-46
    5.4.2 循环特性分析  46-48
  5.5 本章小结  48-50
结论  50-52
展望  52-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  57-58
致谢  58-59

多头螺旋盘管发生器换热特性研究

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