结霜工况下强制对流换热器的翅片性能

《结霜工况下强制对流换热器的翅片性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东建筑大学毕业设计说明书中文译文：结霜工况下强制对流换热器的翅片性能摘要在本文中，经过修改的模拟结霜工况下风机供风翅片式换热器的热交换翅片上霜增长的数值模型已经得到证实。结果发现，制冷换热器上结霜导致翅片热流量、气流速度和翅效率的急剧下降，以及压降的增大。精确地研究显示改变几个设计参数（其中包括风机的型式）的影响。2002年Eldevier科学有限公司和IIR。保留所有权利。1.介绍对制冷系统、空调设备以及空气对空气型热回收系统来说，翅片式热交换器结霜是一个常见问题。在这些系统中，结霜对制冷换热器来说是最重要的性能影响因素。换热器表面结霜对热交换器

2、的热工性能的影响有好几个方面。1.换热器表面结霜增大了翅片与气流间的热阻，从而降低了制冷系统用热交换器的冷却能力。对于气流速度以及气流与翅片表面的温差给定的情况，一定厚度的霜层会降低热流量，这是因为霜层的实际导热系数很小并且霜层间会形成温差。2.热交换器表面结霜使得通过换热器的气体量大大减少、气体压降大大上升。根据风机的特性，在连续结霜数小时后，气流的路径会变短甚至会被完全堵塞。主要符号总表面积，基管表面积，最小流通面面积，翅片面积，迎风面面积，压力损失修正系数摩擦系数翅的比热容，霜的比定压热容，空气的比定压热容，霜层实际气体扩散速度，霜表面实际气体

3、速度，管内径，穆迪（或达西）摩擦系数翅高，对流传热系数，对流传质系数，升华潜热，-11-山东建筑大学毕业设计说明书无霜对流传热系数，入口流体收缩损失系数出口气体膨胀损失系数霜的导热系数，翅片的导热系数，翅长，相变速度，翅片数充分发展流的努塞尔数局部努塞尔数大气压强，普朗特数气体体积流量，光管热流量，单翅片热流量，基面总热流量，结霜下单翅片热流量,基面总传热量变化，以内径为特征尺度的雷诺数当地舍伍德数方程15、16的源项，时间，翅间距，温度，翅间气流平均温度，K翅表面温度，K翅间平均气流温度，℃基面温度，℃入口气流温度，出口气流温度，翅间气体平均速度，

4、迎风面风速，入口气体湿度，湿度，翅片间气体平均湿度，霜表面湿度，翅片入口气体含湿量，坐标，翅片出口气体含湿量，坐标，霜内空气体积分数，坐标，霜内冰的体积分数，霜层厚度，-11-山东建筑大学毕业设计说明书平均测量霜层厚度，翅片霜层平均厚度，无翅区霜层平均厚度，翅厚，空气动力粘度，翅效率空气密度，霜密度，平均测量霜密度，翅片密度，冰密度，蒸汽密度，翅片压降，测得翅间平均压降空气经翅片的温变，霜层厚度变化，沿翅片空气的湿度变化，霜的密度变化，沿翅片压降的变化，通过基面的总热流量，3.为了维持积霜换热器的良好性能，定期或循环融霜来防止霜的累积是必需的。通常情

5、况下，在除霜周期内，制冷系统将被关闭，同时热量将热交换器加热到冰点以上。Niederer指出工质携带的热量中只有15％至20％的用于融霜。其余的热量有的提高了换热器的温度，有的则直接散失到周围的环境中。在融霜周期中蒸发的水通常又会在下一个结霜时间凝结回到热交换器表面。与无霜工况相比，由于结霜的缘故，相同的冷量下，目前工业用制冷系统的尺寸要大50％，同时同一个系统平均要多输入25％的能量。制冷换热器设计人员需要知道霜的累积速度，以及它与气流阻塞、压力损失、热效率的关系。对翅片管换热器结霜过程的研究表明，结霜过程随空间与时间有较大的变化，这些变化由换热器

6、的设计参数与运行工况而决定。在过去超过50年间，发表的关于换热器表面结霜的研究论文近150篇。O′Neal、Tree和Padki总结了许多的这类文献。以前的研究大多不涉及表面结霜模型的发展，而是致力于金属平板表面结霜的简单的不变的特性模型，或是监测典型换热器的结霜特性。很少有研究涉及结霜时的压降与气流变化。过去关于热交换器与传热表面结霜的研究为结霜热交换器的设计起到了指导作用，但是不能为设计效果提供详细预测。没有任何一个研究是关于发展翅片表面精确结霜模型的。-11-山东建筑大学毕业设计说明书数字模型是很重要的，因为它们不仅能模拟一个广泛的运行工况，而

7、且能很好的解释实践中很普遍但实验研究中不切实际的时间因素对运行工况的影响。一经验证，数字模型对于热交换器运行工况设计与优化很有作用。最近，学者们对结霜工况下热交换器得性能做了更多的研究。一个用于预测热交换器翅片结霜的数学模型已经在Chen等人的研究中被提到。该模型已经经过实验数据证实并且在Thonas与Chen等人发表的文献中也被提到。在这些实验与数值研究中，每次实验时都保持气流速度恒定。这种恒定气流速度的条件在风机驱动的热交换器中是不可能的。本文中，对于相同布置的热交换器，由Chen发展的数值模型经过修改后比以前的更加符合事实情况。因此，正如Che

8、n的研究中所讨论的那样，这种模拟结果的精确度更高。根据对一种典型风机曲线的研究，恒定的气流经过热交换器后变得