2018傳熱傳質(zhì)學年會集

學術會 ，，，李艷（工業(yè)大學環(huán)境與能源市朝陽區(qū)平樂園100號（， ，: ：。[1]，50%以上[2]。因此換熱器上結霜的研究是結霜研究領3,4][][5,][7,]Km等7]7×60m霜做了究出了霜厚度和表面度的實驗聯(lián)式[8研究了16×6×0.5mNG[]。d=4mm1cm29的基溫度t0，實驗中肋片是水平的。霜表面溫度用紅外線測溫儀（OMEGAOS418-LS） 測量，在-60~-10C范圍內(nèi)精度是±1C，在-10C~0C范圍內(nèi)精度是±0.1C，霜的表面發(fā)射率取0.97[12,13]。空氣溫度由空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，精度為±0.5C，氣溫另用T型精度±2%；空氣相對濕度用溫濕度測量儀測量（OMEGARH511。實驗前肋片和冷板用砂紙打磨，用溶液擦拭，用去離子水擦洗，干燥后用聚氯乙烯薄膜覆蓋。調(diào)節(jié)冷板溫度至實驗要求值，穩(wěn)定5到10分鐘后，將冷板和直肋上的薄膜取下，結霜實驗開始每隔5分鐘拍攝霜層 安放的顯微鏡和CCD 均值作為該時刻的霜表面溫度。實驗持續(xù)2小時，在實驗結束時測量霜筒重量，測量精1.氮氣瓶；2.進氣閥；3.液氮罐；4.出氣/液管閥；5.保溫箱；6.放空閥；7.顯微鏡-1；8.CCD頭-1；9.冷板；10.圓截面直肋；11.冷光源；12.顯微鏡-2；13.CCD頭-2；14.Agilent數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；15.計算機-1；16.計算機-2；17.計算機-3.1:（30%，50%70%三個檔位變化，在每檔空氣濕度內(nèi)，肋基溫度分別維持在-180C，-160C和-140C進行實驗，以期研究空氣濕度和肋基溫度對肋片結霜的影響。圖2所示是肋片上結霜的一個典型過程，肋中部的是霜層的俯視圖，肋端則是霜層的左視圖。由3min時肋端的霜層生長看出：在結霜初期，霜此時肋下緣還未被霜晶完箭頭所指。隨著時間的推移，霜層沿肋高的生長漸趨（17min（45min（1%左右，長方式是以冷表面附近由水汽凝華或微小水滴凍結形成的冰晶粒子沉積為主導機制 17 45 85 120（tw=-140C,ta=25C,35δ和霜表面溫度Tfst的變化。δ和霜表面溫度Tfs均在相仿的數(shù)值范圍內(nèi)變化。RH30%，50%70%時，霜厚分別在6.1~6.5mm，6.8~7.0mm，6.8~7.4mm之間變化；霜表面溫度分別在-29增加，霜表面溫度整體隨之升高。將肋基溫度為-180C，RH50%70%的兩條RH=30%的霜厚圖和霜表面溫度圖中，可以清晰地看出這一趨勢。對于平均霜厚度的影響，RH=30%RH=70%的霜厚圖顯示，肋基溫度為-180C時的霜厚總體高于肋基溫度為-160C和-140C的霜厚；RH=50%RH=70%時，肋基溫度為-140C的霜厚曲線是靠下的?？梢哉f厚度數(shù)據(jù)顯示肋基溫度對霜層生長的影響較弱，但t=25t=25t=-180C,t=25t=-180C,-7-6-tt( - - -1 t

-

t3RH=30%時平均霜厚δ和霜表面溫度Tfs隨時間的變t=25t=25Ct=-180t=-160t=-140t=25Ct=-180t=-160t=-14076-5tt(-3 -10 t

-

t4RH=50%時平均霜厚δ和霜表面溫度Tfs隨時間的變t=25t=25Ct=-140t=25Ct=-180t=-160t=-140 -6-tt(-3 -10 t

-

t5RH=70%時平均霜厚δ和霜表面溫度Tfs隨時間的變f和霜層導熱系數(shù)f說明的是，根據(jù)大量的實驗觀察[10，][7,1]（圖()，圖4a)，圖5()20n20n不便直接應用。同樣根據(jù)大量的實驗觀察，低溫冷面上所結霜層與雪相似[10,11]。相關

fgcm，導熱系數(shù)的單位是W(mK)3ff基溫度t0f和導熱系數(shù)f1?？闯鏊獙游镄灾狄部砂纯諝庀鄬?0C40C，同一空氣相對濕度下，不同肋基溫度14%。1f和導熱系數(shù)f列

t0=-180ff

t0=-160f f

t0=-140f fkg

W(m

kg

W(m

kg

W(m2.2熱系統(tǒng)，則t時刻通過霜筒傳向肋表的熱量可用下式計算[13]：ln(DtdtΦ=2flt(tfs,tln(Dtdt

lt，Dt，tfs,t分別是t時刻的霜筒長度和平均直徑，以及霜表面平均溫度。鑒于霜層較小的導熱系數(shù)和鋁較大的導熱系數(shù)，將肋片表面平均溫度取為肋基溫度t0。其實，這d dx2=mx0,

0

t

;xH,d

emxe2mH12fAlln(Dtd 2fAlln(Dtd繼而可以計算隨霜層增長肋效率f的變化。將無霜時肋基溫度t0下的熱通量Φ0和肋效率f2。2不同肋基溫度t0時的hhcW%-180-160-140hhchr分別是對流換熱系數(shù)和輻射表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。計算過程參考文獻[13]0.2[13,16]，鋁的243W(mK)[13]Pra查自文獻[17]。RH30%50%64.60%63.88% 6RH=30%時熱通量Φ和肋效率f隨時間的變 7RH=50%時熱通量Φ和肋效率f隨時間的變3

8RH=70%時熱通量Φ和肋效率f隨時間的變JieunHwang,KeumnamCho.Numericalpredictionoffrostpropertiesandperformanceoffin-tubeheatexchangerwithinfinunderfrosting[J].InternationalJournalofRefrigeration,2014,46:59-68.C.Th.Sanders.Theinfluenceoffrostformationanddefrostingontheperformanceofaircoolers[D].DelftUniversityofTechnology,1974.underfrostcondition[J].InternationalJournalofHeat&FluidFlow,2011,32(1):249-260.DLDSilva，CJLHermes，CMelo.First-principlesmodelingoffrostaccumulationonfan-dtube-finevaporators[J].AppliedThermalEngineering,2011,31(14-15):2616-2621.LingyanHuang,ZhongliangLiu,YaominLiu,YujunGou,JietengWang.Experimentalstudyonfrostreleaseonfin-and-tubeheatexchangersbyuseofanovelanti-frostingpaint[J].ExperimentalThermalandFluidScience,2009,33:1049-1054. mmadAmini,AhmadR.Pishevar,MahmoodYaghoubi.Experimentalstudyoffrostformationonafin-and-tubeheatexchangerbynaturalconvection[J].InternationalJournalofRefrigeration,2014,46:37-KyoungminKim,Jung-SooKim,Kwan-Soo.Characteristicsoffrostformationontwo-dimensionalfinsanditsempiricalcorrelations[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2010,53:2670–2675.XiaominWu,ShanHu,FuqiangChu.Experimentalstudyoffrostformationoncoldsurfaceswithvariousfinlayouts[J].AppliedThermalEngineering,2016,95:95-105.HyoMinJeong,HanShikChung,EldwinDjajadiwinata,PilHwanKim,YongHunLee.Experimentalstudyonthecharacteristicsoflongitudinalfinair-heatingvaporizersindifferentseasons[J].JournalofMechanicalScienceandTechnology,2008,22:981~990.NumericalsimulationoffrostingbehavioranditseffectonadirectcontactambientairZhongliangLiu,YuwanDong,LIYanxia.Anexperimentalstudyoffrostformationoncryogenicsurfacesunderconvectionconditions[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2016,97:569-577.LiyanLi,ZhongliangLiuYanxiaLI,YuwanDong.Frostdepositiononahorizontalcryogenicsurfaceinconvection[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2017,113:166–175.JunseiKondo,Hiromiyamazawa.MeasurementofSnowSurfaceEmissivity.GeophysicalInstitute,TohokuUniversity,1985.，.傳熱學(第四版).高等教育.Yang,D.-K.,Lee,K.-S..Dimensionlessc