小型空调用蒸发式冷凝器结构优化及数值模拟

摘要

随着社会发展，制冷已经成为了国民生活和工业生产中不可或缺的一环，并且得到了越来越多的发展与应用。而随着环境的恶化，我国水资源缺乏的问题也受到了关注，特别是近年来的电力资源也日渐紧张的情况下，对制冷系统与装置的节能方面有了更高的要求。蒸发式冷凝器相对于其他形式的冷凝器具有明显的节水节电以及结构紧凑等优良特性而受到了关注。其在制冷系统中的应用也越来越多。
　　 蒸发式冷凝器的传热传质过程比较复杂，很多热力参数的计算都没有精确的公式而只有一些经验公式来估算。通过对其传热传质理论的分析和总结，选取了适当的公式用于结构计算。针对小型空调用的设计工况，进行了蒸发式冷凝器的结构计算，包括其热负荷的确定、传热管的选择及参数计算、初步结构规划、喷淋水量和风量的选择、管内侧换热系数的计算、管外侧水膜换热系数、管外侧空气对流换热系数与传质系数、管外侧当量传热系数和管外侧空气流动阻力计算等。
　　 基于优化设计的目的，利用计算流体力学软件Fluent建立了蒸发式冷凝器局部稳态湍流数学模型，使用流固耦合确定了翅片外侧传热边界条件。分析了有无翅片对蒸发式冷凝器的换热性能的影响，并得出了增设翅片能提高蒸发式冷凝器换热性能的结论。通过对不同风速下换热性能的模拟与分析得出了适当增加风量可以提高换热性能，存在着最佳风量的结论。此外，针对不同的翅片间距建立了不同的模型进行了模拟与分析，表明间距在1.8mm到2.0mm时可取得更好的换热效果。