重力供液制冷系统气液分离器的试验研究

摘要

基于热虹吸原理,再循环重力供液系统依靠气液分离器静液面与蒸发器之间的高差形成供液压头,用以实现制冷系统蒸发器的超倍供液,大大提高了蒸发器的换热效率。气液分离器是重力供液制冷系统中的关键部件之一,气液分离器设计过小,将导致制冷剂气液两相分离不开,压缩机进气带液或蒸发器供液带气等一些列后期运行费用;若气液分离器设计过大,将大大增加了设备的初投资,设计方案也不会被接收。因此,合理设计气液分离器的结构形式是很有必要的。尤其对于重力供液系统来说,蒸发器供液动力由液柱压头提供,气液分离器结构形式直接影响到重力供液制冷系统的初投资、制冷剂充灌量以及系统的运行性能。因此,设计一种适用于重力供液制冷系统的气液分离器形式,对重力供液制冷系统的完善是很有意义的。
　　本文运用液滴动力学,对气液分离器内流场的单液滴进行了动力学分析,并将单液滴模型用于气液分离器结构的设计。采用数值模拟软件Fluent对气液分离器的内部流场进行分析,发现设计气液分离器同原气液分离器的内部流场规律一致,气液分离器直径减小为原来的75％,气相出口截面平均液相体积分数变为1.0689×10-8,对于实际制冷系统来说,其值是可以接受的。
　　改建重力供液制冷系统的试验装置,采用热平衡法测试不同气液分离器运行时,重力供液制冷系统的运行特性。本试验设置了6个试验工况,分析相同工况下不同气液分离器运行时,气液分离器形式对重力供液制冷系统的影响。
　　试验表明,气液分离器的结构形式对重力供液制冷系统的性能影响较小,由于分离器直径减小了25%,蒸发器内蒸发温度波动变的较为剧烈;分离器内制冷剂存储量大大减少,当液位处于控制液位时,分离器存储量仅为原来的19.1%。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2课题的研究现状

1.3课题的研究意义

1.4课题的研究内容

第二章 重力供液系统气液分离器的理论分析和设计

2.1分离理论的基本假设

2.2单液滴模型

2.3阻力系数和沉降速度

2.4制冷剂的物性参数

2.5分离粒径范围分析

2.6立式分离器的设计方法

2.7分离器的结构参数

2.8本章小结

第三章 气液分离器CFD模拟

3.1 CFD 简介

3.2基本控制方程

3.3模型离散化

3.4气液分离器的模拟

3.5 本章小结

第四章 重力供液制冷系统试验台和试验方法

4.1重力供液制冷系统基本原理

4.2实验装置介绍

4.3测量控制方法

4.4试验方法

4.5 试验前的准备工作

4.6本章小结

第五章 重力供液制冷系统气液分离器的实验分析

5.1漏冷试验

5.2试验数据及分析

5.3 本章小结

第六章 结论及展望

6.1 结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢