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应用于空调的重力型分离式热管换热器的设计和实验研究

作　者: 姚远
导　师: 汤勇；郭华芳
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 分离式热管 重力型热管 充液率 传热效率 高度差
分类号: TB657.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


进入21世纪,能源紧张和环境保护意识的增强为空调节能技术的发展赢得了新的发展机遇,空调节能技术也成为学术界关注的热点之一。本文主要从热管技术的角度对空调用换热器进行了理论分析和实验研究。本论文简要介绍了国内外分离式热管技术的研究概况并概述了分离式热管换热器用于空调的原理及实践中应注意的问题。提出采用重力型分离式热管应用于空调系统排风的能量回收,巧妙利用分离式热管的特点,既可避免大流量气体迁移导致的复杂管路设计,又能有效回收排风中的低品味能量,减少了制冷/制热设备的制冷/热量,从而达到节能的目的。本课题将重力型分离式热管换热器作为研究重点。研究的内容和成果包括以下几个方面:1、设计了一种适用于室内空调的新的热管换热器结构。根据传热方程式和热平衡方程式的基本原理进行设计性计算和校核性计算,得出最佳的传热面积和结构。2、分析了分离式热管的传热特性与工质流动特性。基于其工作机理采用热力学分析推导建立了分离式热管充液率的一维数学模型。应用建立的数学模型计算了以新型环保制冷剂R410A为工质,热管单管管径为8mm,热管蒸发段和冷凝段长度为0.20m,蒸发段运行平均温度为36℃,冷凝段运行平均温度为20℃时,分离式热管的充液率范围在37%--44%之间。3、本文以作者设计的空调用热管换热器作为蒸发端和冷凝端,以R410A为循环工质就不同的工作温度、不同冷凝端与蒸发端的高度差对重力型分离式热管的传热性能的影响进行了研究。研究结果表明,以R410A为工质的分离式热管的传热量曲线近似于二次曲线。随着冷凝器与蒸发器的高度差的增大,分离式热管的传热能力得到提高。高度差为1.2m的分离式热管比高度差为0.7m的传热能力平均提高12.52%。本论文将实验研究的热管参数应用到一种空调装置中。利用热管换热器与空调装置的组合,将空气处理到目标状态。由于采用了热管换热器,进行了热回收,在达到空调效果的情况下,节省了能量,基本达到了预期的效果。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 本课题研究的目的及意义  10
  1.2 热管的发展与现状  10-15
    1.2.1 热管的发展历史  10-12
    1.2.2 当今热管发展动态  12-15
  1.3 课题的研究内容  15-16
第二章 分离式热管的机理  16-27
  2.1 热管简介  16-21
    2.1.1 热管的基本工作原理  16-17
    2.1.2 热管的基本特性  17-19
    2.1.3 热管的分类  19
    2.1.4 热管技术的重要特点  19-20
    2.1.5 热管的传热极限  20-21
    2.1.6 热管的应用  21
  2.2 分离式热管概述  21-22
    2.2.1 分离式热管的工作原理  21-22
  2.3 分离式热管中流体的传热与流动特性分析  22-23
  2.4 分离式热管传热极限  23-24
  2.5 分离式热管换热器的启动  24
  2.6 分离式热管换热器最佳工作状态  24-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章 空调用热管换热器的结构设计  27-35
  3.1 空调用热管换热器的设计背景  27
  3.2 空调用热管换热器的设计  27-35
    3.2.1 设计依据  27-28
    3.2.2 结构计算  28-29
    3.2.3 传热计算  29-32
    3.2.4 流阻计算  32-33
    3.2.5 安全性校核  33-35
第四章 分离式热管充液率理论性研究  35-44
  4.1 引言  35-36
  4.2 热管充液率计算数学模型  36-43
    4.2.1 充液率数学模型  36-39
    4.2.2 最小充液量的确定  39-42
    4.2.3 最大充液量的确定  42-43
  4.3 本章小结  43-44
第五章 空调用分离式热管机理研究  44-63
  5.1 单管重力式热管试验研究  44-50
    5.1.l 实验目的  44
    5.1.2 实验台搭建及设备  44-47
    5.1.3 实验步骤  47
    5.1.4 实验结果与分析  47-50
  5.2 分离式热管性能研究  50-62
    5.2.l 实验目的  50
    5.2.2 实验台搭建及设备  50-55
    5.2.3 实验结果与分析  55-61
    5.2.4 试验误差分析  61-62
    5.2.5 实验结果与理论计算对比  62
  5.3 本章总结  62-63
第六章 分离式热管在不同高度差下传热性能的实验研究  63-69
  6.1 实验目的  63
  6.2 实验设备与方法  63-65
    6.2.1 实验设备  63-64
    6.2.2 实验方法  64-65
  6.3 实验数据的采集与修定方法  65-66
  6.4 实验结果分析  66-68
  6.5 本章总结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷机械和设备 > 制冷设备 > 热交换及其设备
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