毛细管前端换热器传热及阻力特性研究

摘要

闭式地表水源热泵系统相对于其它形式的热泵系统有其自身的优势，具有较大的发展潜力和广阔的应用前景。然而由于地表水形式复杂多样，目前闭式地表水源热泵系统应用的抛管换热器不能有效的适应各种水源，因此寻找到能够适应各种水域且换热效率高、造价低廉的换热系统成为一个重要问题。
　　本文提出将一种新型的毛细管换热装置应用于地表水源热泵系统的设计理念，使用一种网箱式毛细管换热器作为地表水源热泵前端换热器，与地表水源进行换热，对毛细管前端换热器的传热及阻力特性进行深入研究，主要内容如下:
　　(1)搭建毛细管前端换热器实验台，对多种毛细管前端换热器在不同工况下的传热和阻力性能进行测试，分析流速、传热系数、温差、管长等因素对毛细管前端换热器运行时的传热、阻力性能的影响。
　　(2)建立毛细管前端换热器的理论模型，研究影响毛细管换热器的传热、阻力特性的因素，分析各影响参数的影响程度和规律。
　　(3)利用实验台对抛管式换热器进行性能测试，并与两种毛细管换热器的换热、阻力特性进行对比分析，根据对比结果，指出毛细管前端换热器在性能上的优势。
　　(4)建立毛细管换热器前端换热器设计方法，给出毛细管换热器用于工程设计的线算图，为毛细管的设计及优化提供参考。
　　毛细管前端换热器具有换热面积大、换热效率高、阻力小、耐腐蚀等诸多优点，能够很好的适应复杂的地表水环境，为地表水源热泵系统应用领域提供一种新的思路和方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 毛细管国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究内容

第2章 毛细管传热及阻力计算理论

2．1 毛细管换热器传热数学模型

2．1．1 传热量

2．1．2 传热系数

2．1．3 单位席面积换热量

2．1．4 单位水域体积换热量和体积换热系数

2．1．5 效能

2．2 毛细管换热器阻力计算模型

2．2．1 管内流动阻力

2．2．2 比摩阻

第3章 实验系统设计及实验测试

3．1 实验目的及原理

3．2 实验系统介绍

3．2．1 试验系统构成

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方案与步骤

3．3．1 水箱设计

3．3．2 换热器设计

3．3．3 实验工况

3．3．4 换热介质

3．3．5 实验步骤

第4章 实验结果和数据分析

4．1 传热性能的实验分析

4．1．1 不同工况下实验结果分析

4．1．2 不同材质的实验对比分析

4．2 阻力特性实验结果分析

4．3 毛细管与抛管的对比分析

4．3．1 k值大小对比分析

4．3．2 体积换热系数对比分析

4．3．3 阻力对比分析

4．4 传热性能的理论分析

4．4．1 传热理论的验证

4．4．2 不同参数对总换热量影响分析

4．4．3 热阻构成分析

4．4．4 阻力特性

第5章 换热器面积的设计方法

5．1 影响换热器传热因素

5．2 线算图的绘制

5．3 线算图修正

第6章 结论与展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢