制冷剂用翅片式换热器性能试验台制冷剂侧系统的设计论文答辩.ppt

制冷剂用翅片式换热器性能试验台制冷剂侧系统的设计 论文框架 课题背景 越来越多的能源需求使得热能应用方面的产业也快速发展，制冷作为热力应用当中的一个分支，在日常生活中扮演着重要作用。 换热器是制冷系统一个重要的设备，它的优劣影响到系统效率，从而与运营成本，经济利益直接相关，因此对换热器的测试研发有着重要意义。本课题将着重针对翅片式换热器的性能测试台的制冷剂侧系统进行设计。 课题背景 翅片管，是为了提高换热效率，通常在换热管的表面通过加翅片，增大换热管的外表面积（或内表面积），从而达到提高换热效率的目的，这样一种换热管。 翅片管的主要性能要求。翅片管作为换热元件，长期工作于高温烟气的工况下，比如锅炉换热器用翅片管使用环境恶劣,高温高压且处于腐蚀性气氛,这要求翅片管应具有很高的性能指标。① 防腐性能(Anti-corrosion); ② 耐磨性能(Anti-wear); ③ 低的接触热阻(lower contact resistance); ④ 高的稳定性(Higher Stability); ⑤ 防积灰能力 换热器重要性---换热器试验台重要性 课题背景 该试验台测试的制冷系统为R410a 高压制冷系统 相关标准：国标 JB/T 7659.5-95 氟利昂制冷装置用翅片式换热器行业标准 风冷蒸发器名义工况如下： 进风参数：干球温度27℃、湿球温度19.5℃、蒸发温度5℃、出口过热度5℃、迎面风速2.5m/s 风冷冷凝器的名义排热工况如下： 进风温度35℃、冷凝温度50℃、出口过冷度=3℃、进出风温差10℃、迎面风速2~3m/s 设计原理 实验原理：空气焓值法 试验台原理图如下: 由空气侧系统和制冷剂侧系统在试验区交叉 形成。空气通过试验区与被测换热器换热后 回到控制房间，继续循环。 设计原理 空气侧系统搭建 制冷剂用翅片式换热器性能试验台制冷剂侧系统的设计 设计原理 制冷剂侧系统的设计 蒸发温度的控制：由于制冷剂在两相区时温度和压力是一一对应的，因此我们控制蒸发器前的制冷剂压力来间接控制制冷剂的温度，我们采用控制精度比较高的电子膨胀阀。 冷凝温度的控制：冷凝温度和蒸发温度一样，控制冷凝压力来控制其温度，因此在冷凝器前后有冷凝压力调节阀。 设计原理 制冷剂侧系统的设计 过冷度的控制：冷凝器后的制冷剂液体需要经过一定的过冷后才能进入节流装置，需要能提供稳定温度的换热器安装在冷凝器后，作为过冷器。 冷凝器前制冷剂温度：在做冷凝器测试的时候，需要提供一个稳定的前端温度，因此在压缩机后的管道需采用恒温装置，如水箱或水浴来控制温度。 设计原理 设计原理 系统调节 以测试换热器为蒸发器为例。 由于国标的规定，蒸发器空气流速确定，即确定了空气的流 量。又根据经验，在试验中通过试验段的空气前后状态变化 不大，即空气进出口焓差变化不大。 因此，空气侧换热量基本稳定在一个范围。根据传热学的基 本公式有 Q=K*A*△Tm=qR* △hR=qa* △ha ① 减小旁通，增大流量。由于对于一个蒸发器而言，蒸发能力基本不变，就导致单位质量的焓差变小，即下图中1点左移，反之右移。 ② 由于蒸发器能力基本不变，蒸发温度又已经固定，因此压缩机吸气口的状态可以靠冷凝器后的过冷度来调节，过冷度越大，点4、点1的状态就左移，反之右移。 设计原理 设计原理 热力计算 已知条件： 蒸发温度：to=5℃ ； 蒸发器过热度：t0 =5℃； 蒸发器出口工质温度： t0’ = to+t0 = 10℃ ； 冷凝温度： tk =50℃ ； 过冷度： tu = 5℃ ； 冷凝器出口制冷剂温度： = 45℃ ； 压缩机吸气管路过热度： t1 = 5℃ (经验取值)； 压缩机吸气温度： t1 = t0’ +t1 =15℃ ； 查表得： 压缩机吸气状态下的工质比容：= 0.03038 m3/kg ； 蒸发器出口工质焓值：=431.08kJ/kg; 过冷器出口工质焓值：=274.41 kJ/kg; 冷凝器出口焓值：=292.39 kJ/kg 理论循环压缩机出口工质焓值：=470.08 kJ/kg; 设计原理 单位制冷量： 单位制冷量为单位质量的工质在系统中吸热的过程量由蒸发器出口焓值减去蒸发器进口焓值求得。q0=h0-h5 =150.36 kJ/kg; 单位容积制冷量： 单位容积制冷量由单位制冷量除以工质的比容，取压缩机进口比容计算 qv=q0/v1=4949.3088kJ/m3 单位理论功: 单位理论功是理