預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)改善冷風(fēng)機(jī)性能的實(shí)驗(yàn)研究

預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)改善冷風(fēng)機(jī)性能的實(shí)驗(yàn)研究制冷系統(tǒng)運(yùn)行過程中,決定蒸發(fā)器綜合傳熱性能的重要條件是分流器對(duì)節(jié)流后氣液兩相制冷劑等干度、等流量分配。分流器通常按照標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì),當(dāng)系統(tǒng)偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí),冷風(fēng)機(jī)各支路壓降差別增大,容易造成分流器的均勻分流能力大幅下降甚至喪失,導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)各個(gè)流路供液不均。本文優(yōu)化了一種新型的分配機(jī)理的分流器,并提出了新型分流器性能的測(cè)試方法,分析了新型分流器的可行性,以及在當(dāng)前形勢(shì)下對(duì)于能源節(jié)約,降低企業(yè)運(yùn)行成本意義深遠(yuǎn)。文中介紹了臨界流理論,建立兩相臨界流動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并基于臨界流理論對(duì)臨界噴嘴的尺寸進(jìn)行了選型計(jì)算,設(shè)計(jì)出一種新型的分流器,并對(duì)預(yù)混噴嘴式分流器進(jìn)行CFD模擬得出以下結(jié)論:調(diào)整液體體積率為20%時(shí),經(jīng)過旋流葉片和整流器的整流作用下,到達(dá)各噴嘴入口時(shí),氣液混合基本均勻,分流器各個(gè)噴嘴入口的流型基本一致,達(dá)到了流型整定的作用,基本實(shí)現(xiàn)了分流器等干度等流量分配。這也和第五章中在設(shè)計(jì)工況下(庫(kù)溫-18℃),預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)的冷風(fēng)機(jī)各支路不均勻度為0.78%相一致。本文將文丘里分流器,CAL分流器,氣液分離式分流器,帶噴嘴式分流器和預(yù)混噴嘴式分流器五種分流器連入冷風(fēng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng),庫(kù)溫在0℃,-4℃,-8℃,-12℃,-16℃,-20℃,以及設(shè)計(jì)工況-18℃七種工況下采集并處理數(shù)據(jù),得到五種分流器的不均勻度,平均過熱度,以及對(duì)應(yīng)冷風(fēng)機(jī)的制冷量,傳熱系數(shù),分流器壓降,冷風(fēng)機(jī)壓降,和總壓降,并繪制成圖進(jìn)行對(duì)比,通過實(shí)驗(yàn)研究以及數(shù)據(jù)分析得到主要結(jié)論如下:(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著庫(kù)溫的降低,分流器的不均勻度也成下降趨勢(shì),當(dāng)越接近噴嘴的設(shè)計(jì)工況,(蒸發(fā)溫度-25℃,庫(kù)溫-18℃),噴嘴的分配效果最好,不均勻度只有0.78%,各支路供液均勻。相同工況下,預(yù)混噴嘴式分流器不均勻度最低,從低到高依次為帶噴嘴的分流器,氣液分離式分流器,CAL分流器,文丘里分流器。(2)隨著庫(kù)溫的降低,過熱度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),在整個(gè)工況范圍內(nèi),平均過熱度最小的為預(yù)混噴嘴式分流器,相同工況下,其次是帶噴嘴式,氣液分離式分流器,CAL式分流器,文丘里式分流器對(duì)應(yīng)的冷風(fēng)機(jī)的過熱度最大,當(dāng)工況較低,在-8℃以下時(shí),CAL,氣液分離式分流器和噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)的冷風(fēng)機(jī)的平均過熱度都接近3℃以下,說明冷風(fēng)機(jī)供液充分,冷風(fēng)機(jī)蒸發(fā)面積得到了充分利用。(3)在0℃庫(kù)溫時(shí),預(yù)混噴嘴式分流器制冷量最大為8.65kW,其次是帶噴嘴式分流器,測(cè)得制冷量為8.4kW,在庫(kù)溫為0℃時(shí)預(yù)混噴嘴式分流器比帶噴嘴式分流器,氣液分離式分流器,CAL分流器,文丘里分流器其對(duì)應(yīng)冷風(fēng)機(jī)的制冷量分別提高了3.0%,10.9%,20.1%和25.4%。庫(kù)溫為-18℃時(shí)預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)的冷風(fēng)機(jī)的制冷量為6.0kW,相比帶噴嘴式分流器,氣液分離式分流器CAL分流器和文丘里分流器其對(duì)應(yīng)蒸發(fā)器的制冷量分別提高3.2%,9.2%,16.3%和22.7%。相同實(shí)驗(yàn)工況下,預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)的制冷量最大。(4)隨著庫(kù)溫的降低,冷風(fēng)機(jī)的傳熱系數(shù)都隨之降低。庫(kù)溫為0℃時(shí),預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)冷風(fēng)機(jī)的傳熱系數(shù)最大為39.0W/(m2·K),分別比帶噴嘴式,氣液分離式,CAL,文丘里式分流器傳熱系數(shù)提高了3.2%,7.7%,17.5%和22.3%。庫(kù)溫為-18℃時(shí)傳熱系數(shù)為31.8W/(m2·K),相比噴嘴式,氣液分離式分流器,CAL分流器,文丘里分流器對(duì)應(yīng)的傳熱系數(shù)分別提高了0.7%,0.9%,10.1%和13.2%。相同實(shí)驗(yàn)工況下,預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)的傳熱系數(shù)最大。(5)五種形式分流器的壓降、冷風(fēng)機(jī)的壓降和冷風(fēng)機(jī)的總壓降都隨著庫(kù)溫的降低而減小,預(yù)混噴嘴式分流器對(duì)應(yīng)冷風(fēng)機(jī)的壓降最小,說明預(yù)混噴嘴式分流器供液充足,冷風(fēng)機(jī)蒸發(fā)面積得到更充分的利用。其次是帶噴嘴式,然后是氣液分離式分流器,CAL,文丘里,預(yù)混噴嘴式分流器的壓降占冷風(fēng)機(jī)總壓降的百分比最高,其他三種分流器的壓降占冷風(fēng)機(jī)總壓降的百分比較小。預(yù)混噴嘴分流器的壓降及總壓降都是最大的,其次是文丘里,CAL,然后壓降最小的是氣液分離式分流器。本文所設(shè)計(jì)的分流器提高了冷風(fēng)機(jī)的蒸發(fā)壓力,制冷量及換熱系數(shù),對(duì)優(yōu)化制冷系統(tǒng)的整