小尺度蒸发器的数值模拟及优化研究.pdf

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1、2014年第42卷第1期流体机械57文章编号：1005—0329(2014)01—0057—06小尺度蒸发器的数值模拟及优化研究夏源，徐厚达，王守国，曹锋(1．西安交通大学，陕西西安710049；2．华电电力科学研究院，浙江杭州310000)摘要：为了使差示扫描量热仪中加热炉快速的从400~C以上的高温冷却到室温，设计了一套采用小尺度蒸发器的单级制冷系统。为保证冷却过程中蒸发器内部温度场的均匀性及冷却效果，利用CFD商业软件，对该蒸发器内部流体的温度场进行数值模拟，并对蒸发器表面温度进行了试验测量。试验结

2、果表明，蒸发器内壁面温度达到设计要求(一35~C)；蒸发器整体温度分布均匀，轴向温差小于1oC；模拟结果与试验测量结果基本吻合。在此基础上进一步对该蒸发器进行了优化设计，将其内壁面改为波纹面，采用波纹面的蒸发器与加热炉的换热空间内，被冷却空气的比例增大，空气出口温度明显降低，冷却效果增强。关键词：小尺度；蒸发器；数值模拟；试验研究；优化设计中图分类号：TH138．7；TQ051文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2014．01．014NumericalSimulatio

3、nandOptimizationontheSmall-scaleEvaporatorXIAYuan，XUHou．da，WANGShou—guo，CAOFeng(1．Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China；2．ChinaHuadianElectricResearchInstitute，Hangzhou310000，China)Abstract：Arefrigerationsystemwithasmall-scaleevaporatorforcoolingthehe

4、atingfurnaceoftheDifferentialScanningCalo-rimeterfrom400~Ctoambienttemperaturerapidlywasdesigned．Toensurethetemperatureuniformityandthecoolingefectintheevaporatorduringthecoolingprocess，theevaporatortemperaturedistributionWassimulatedbyusingtheCFDcommerci

5、alsoft—wareandmeasuredexperimentally．Thetemperatureoftheevaporatorreachesthedesignrequirements(一35℃)；Theoveralltem-peraturedistributesuniformly，andtheaxialtemperaturediferenceislessthan1oC；Theresultsobtainedbynumericalsimulatingwasinagreementwiththeexperi

6、mentaldata．Furthermore，theoptimizationdesignwasconductedbychangingtheinnersurfaceoftheevaporatorintothewavysurface．Theproportionofairtobecoledbetweentheevaporatorandthefurnace,increasedandtheoutlettemperatureoftheairdecreasedobviously．Thecodingefectisimpr

7、ovedthroughtheoptimization．Keywords：small—scale；evaporator；numericalsimulation；experimentstudy；optimizationdesign1前言段时间。因此有必要为DSC配备一套冷却系统。目前市面上用于DSC的冷却方式主要有：液差示扫描量热仪(DSC)是广泛应用于热力学氮制冷、压缩式制冷、快速冷却杯制冷等。液氮制和动力学的研究、物质的鉴定、材料热分析、化学冷可以达到一170℃，但需要液氮的随时供给，从性质分析等领域的一

8、种热分析仪器。而增加了维护难度，且操作复杂。快速冷却杯制本文主要是对DSC加热炉冷却降温过程展冷是一种手动冷却方式，通过向冷却杯中加入冰开研究。加热炉作为DSC的重要部分，在其运行水、液氮、干冰或其它冷却介质来达到冷却炉体的过程中，其温度常常要高达400oC以上。传统的效果。压缩式制冷的方法可以将温度降低到一DSC并没有对加热炉设置冷却系统，在DSC运行40℃，冷却过程中无需任何耗材、系统封闭、操作结束后，加热炉自然冷却到常温