空调器微细通道蒸发器传热特性研究

摘要

现代高新技术发展引发的微细尺度传热技术正在由高新技术领域向传统工业领域扩展其应用。在制冷空调领域，采用微细通道换热器可以明显强化传热，提高能效。本文针对微细通道蒸发器的研制，数值模拟与实验结合，研究了微通道蒸发器空气侧的传热特性，探讨了通道形状与尺寸优化以及翅片表面的凝结特性。 建立微细通道蒸发器空气侧流动与换热的数学模型，通过对换热和流动特性的模拟，研究了微细通道换热器翅片中心截面温度场、速度场以及空气侧Nu数和进出口压差△p随Re数的变化。 采用已有分析方法，对微细矩形通道传热与流动进行了优化分析，研究了微细通道蒸发器矩形通道的最佳几何形状与尺寸。 对垂直平板上空气受迫对流凝结换热进行了数值分析，探讨了气液界面边界条件在实际模拟计算中的近似处理方法。 采用Phoenix 300接触角表面张力分析仪，对普通铝片和亲水镀膜铝片与水接触时的固液界面特性进行了实验研究，分析了接触角和粗糙度对凝结液膜形态的影响。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：注释说明清单

声明

1绪论

1.1研究背景

1.1.1全球可持续发展战略与我国能源和环境

1.1.2家用空调器对换热器高效紧凑化的新需求

1.1.3铜价上涨对空调器的影响

1.2研究意义

1.3国内外研究状况

1.3.1微细尺度传热应用领域向空调制冷的扩展

1.3.2微尺度通道内流动沸腾换热的理论研究

1.4本文的主要研究内容及目标

1.5课题来源

2微通道蒸发器空气侧传热特性的数值模拟

2.1流场计算的SIMPLE算法

2.2数学模型的建立

2.3控制方程及边界条件

2.4模拟结果分析

本章小节

3微通道换热性能比较及通道尺寸的优化

3.1矩形微通道和圆形微通道换热性能比较

3.2矩形微通道的尺寸优化

本章小节

4翅片表面凝结特性的研究

4.1垂直平板上空气受迫对流凝结换热物理模型及其简化

4.2空气受迫对流凝结换热理论分析

4.2.1液膜的速度分布

4.2.2水蒸汽凝结液量

4.2.3空气侧对流凝结换热系数

4.2.4空气侧对流凝结换热努谢尔特准则

4.3空气受迫对流凝结换热理论模型的数值求解

4.3.1计算方法

4.3.2气液界面温度的求解结果与分析

4.3.3空气受迫对流凝结换热系数的求解结果与分析

4.4不同固体表面接触角的实验研究

4.4.1躺滴接触角直接测量法

4.4.2粗糙表面接触角滞后性测量

4.5凝结液自动脱落所需的铝片临界倾斜角度

4.5.1铝片临界倾斜角度的测量

4.5.2实验误差分析

本章小结

5结论

参考文献

附录 凝结换热数值计算程序

在学期间研究成果

致谢