超声波对管表面及翅片管表面除霜过程的实验研究

摘要

结霜现象广泛存在于制冷空调系统的换热器表面及冷库系统等。霜层的形成会严重影响制冷空调系统运行的稳定性及冷库的运行效果。本文尝试将超声波引入冷表面抑霜、除霜领域，系统研究了超声波对弯曲冷表面霜层生长的影响。
　　首先，本文开展了超声波对弯曲冷表面除霜效果的微观可视化研究。实验首先搭建超声波除霜装置，采用超声波与试验片螺纹连接的方式，进行了电加热融霜与超声波作用下冷表面霜层的可视化研究，并基于实验结果进行除霜机理分析。同时，本文对不同曲率半径和不同超声波功率作用下霜层的分布情况进行了可视化观测，对实验结果图片进行二值化处理并归纳分析霜层覆盖率的变化规律。研究结果表明，超声波作用下，靠近圆管中心处的霜层最先开始脱落，试验片中心处超声波的能量最大，且随着超声波传播的方向，超声波的能量有所衰减，距离中心处较远的霜层最晚脱落。在相同的试验环境下，霜层的覆盖率随着超声波功率的增大而减小;曲率半径越小，除霜效果越好。
　　其次，本文研究了不同试件的翅片参数对除霜实验的影响，实验选取了翅片厚度、翅片间距和翅片高度为研究参数。在环境温度和实验其他参数相同的情况下，可视化观察它们除霜后的霜层厚度和除霜率。研究结果表明，在最优翅片参数范围内，当超声波作用于带有翅片的冷表面上时，翅片厚度越小，除霜效果越好。且翅片间距和翅片高度对除霜的效果影响不明显。
　　本文针对超声波对弯曲冷表面除霜的可行性进行了研究，观察对比低温环境下弯曲表面霜层的形成分布情况，同时对弯曲表面曲率半径、超声波功率与霜层覆盖率的关系进行了探索性研究。本文发展了一种超声波除霜新方法，相关研究成果为低温领域有效除霜以及系统优化设计提供了理论支撑和技术支持，是对现有除霜方法的有效补充和完善。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 结霜在制冷低温领域的危害

1．2．1 空气源热泵结霜

1．2．2 冷库结霜

1．3 抑霜除霜方法国内外研究现状

1．3．1 蒸发器中常见的除霜方法

1．3．2 改变表面特性

1．3．3 外加电场的作用

1．3．4 其他方法

1．4 超声波抑霜除霜的基本理论

1．4．1 超声波简介

1．4．2 超声波除霜机制

1．5 超声波抑、除霜方法的研究现状

1．6 本文主要研究内容和技术路线

第二章 超声波除霜实验装置设计

2．1 超声波除霜装置设计思想

2．2 超声波除霜实验装置

2．3 制冷设备

2．3．1 超声波设备

2．3．2 CCD观测系统

2．3．3 数据采集系统

2．3．4 实验主要仪器设备参数型号

2．3．5 可视化实验方法与步骤

2．4 误差分析

2．5 本章小结

第三章 超声波除去弯曲冷表面霜层的实验研究

3．1 超声波对冷表面上霜层的脱除作用

3．1．1 电加热融霜实验与超声波除霜实验结果对比分析

3．1．2 基于实验结果的除霜机理分析

3．2 不同实验参数对霜层的分布的影响

3．2．1 超声波功率对除霜的影响

3．2．2 不同曲率半径的试件对除霜的影响

3．2．3 超声波热效应的影响

3．3 本章小结

第四章 翅片参数对超声波除霜的影响

4．1 引言

4．2 实验方案

4．2．1 实验系统设计

4．2．2 实验方法与步骤

4．3 不同翅片参数试件的结霜情况对比

4．4 超声波作用下不同翅片参数试件上霜层的变化过程

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 研究总结

5．2 主要创新点

5．3 工作展望

致谢

参考文献