管型对蒸发式冷凝器中水膜流动与传热的影响-暖通空调在线.pdfVIP

管型对蒸发式冷凝器中水膜流动与传热的影响 蒋翔 朱冬生 张景卫 （华南理工大学化工与能源学院，传热强化与过程节能教育部重点实验室 广东 广州 510640） 摘 要 ：蒸发式冷凝器是一种新型高效冷却散热设备，相关研究有待深入，提出了扭曲管强化管外水膜流动及传热，与 现有圆管和椭圆管进行了对比实验研究，结果表明，扭曲管间为有序的可控制水流，分布均匀，脱落速度快，更易形 成柱状流，管表面水膜厚度比现有圆管和椭圆管小，扭曲管的传热系数高于椭圆管，特别是圆管，总结了扭曲管水膜 对传热系数影响的经验式。 关键词 ：热工学；蒸发式冷凝器；扭曲管；传热传质；水气两相流 膜脱落速度测试为单管，其它为多根管组成的盘管 1 引言 2 组，盘管组管外传热面积为 12.25m ，三角形叉排， 我国能源日趋紧张，对制冷系统的节能提出了 水平管间距 52mm，垂直管间距 38~52mm；制 更高的要求。蒸发式冷凝器将水冷机组中的冷却塔 冷剂 R22；涡旋式压缩机，轴功率 7.51kW；外平 和冷凝器合二为一，省去了冷却水在冷却塔和冷却 衡式热力膨胀阀；板式蒸发器工艺换热量 37.8kW； 器之间传递的水泵，相对于水冷和风冷方式，可分 用户末端共 3 台，单台可配送制冷量 13kW。 别降低冷凝温度 3~5℃和 5~11℃，降低压缩机运 流态观察实验流程为：水膜分布、厚度及脱落 行能耗 9~30%[1,2] 。诸多学者进行了研究，结果表 实验中透过正面的透明有机玻璃对测试管的水膜进 明相对于风冷或水冷凝式系统，蒸发式冷凝系统可 行观测与拍摄记录，测试仪器包括每秒 1 万幅的柯 节能 11%~70%[3-8] 。节能的要求促进了蒸发式冷 达高速摄像仪和精度为 0.01mm 的激光测微仪。 凝器得到迅速地应用，但蒸发式冷凝器传热传质过 传热实验流程为：压缩机将制冷剂蒸汽排向蒸 程具有明显的非线性特征，至今尚无成熟的理论和 发式冷凝器的传热盘管内，与管外表面的水膜交换 计算公式，设计和应用工程主要依赖工程数据，而 热量，同时水膜与空气流以潜热为主、显热为辅的 工程数据的缺乏，限制了它的发展和应用。我们前 方式交换热量，空气流由风机经风管排出室外并带 期的工作中已研究了水喷淋密度和空气流场对圆管 走水蒸气和热量，未蒸发的水流回水槽供循环使用； 的影响[9-11] ，本文设计和建立传热传质性能实验平 制冷剂蒸汽被冷凝成液体后，经储液罐和干燥过滤 台，对圆管、椭圆管、扭曲管等三种水平管蒸发式 器进入膨胀阀，再进入蒸发器蒸发制冷，制冷剂蒸 冷凝器的在不同冷却水喷淋密度和风速下传热传质 汽又重新回到压缩机吸气状态，冷量由冷冻水送至 性能进行研究，丰富理论研究体系，为设计和推广 空调末端入房间使用。 应用创造条件。 实验中制冷剂流量和蒸发式冷凝器的风量、水 量均由变频器控制调节，冷冻水流量由阀门控制调 2 实验装置流程及测试 节。由于实验需要测试的数据较多，采用了自动与 实验装置和流程见图 1 和图 2，包括完整的制 手动测试相结合的方法，两者偏差不超过 2%。自 冷机组、用户末端及测试系统。制冷机组包括：蒸