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基于MATLAB的风冷式翅片管冷凝器的仿真模拟(2)...

时间:2011-11-17 09:46来源: 作者: 点击:等待统计信息……
摘要:制冷剂换热方程: 空气 侧换热方程: 能量守恒方程: 2.3 传热系数的确定 2.3.1 空气侧换热系数的确定: 空气侧换热系数采用前苏联戈果林[3]通过大实验……
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制冷剂换热方程:
 
空气侧换热方程:
 
能量守恒方程:       
 
2.3 传热系数的确定
2.3.1 空气侧换热系数的确定:
空气侧换热系数采用前苏联戈果林[3]通过大实验总结出的以下准则方程式:
  
其中当量直径  ;      
 
 ) 
 
 
2.3.2 制冷剂侧换热系数的确定:
制冷剂在单相区时的换热系数由Dittus-Boeler换热关联式计算:
 
 
制冷剂两相区时的两相区换热系数由Shah关联式计算
 
2.4 制冷剂的热力物性参数和空气物性参数:
在冷凝器的仿真模拟中制冷剂的热力物性参数和空气的物性参数被多次调用,为此用MATLAB专门编写了相关的物性计算的m文件。
3、计算框图:
 
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4、实验验证与结果分析:
4.2结果验证
图2给出了制冷剂出口温度在冷凝压力为1389kpa和1942kpa下随空气进口风速变化的模拟计算结果与实验数据对比情况,从图中可以看出模拟值与实验值基本吻合,最大误差小于5%。图3给出了空气出口温度在冷凝压力为1389kpa和1942kpa下随空气进口风速变化的模拟计算结果与试验数据对比情况。在空气进口风速为1 m/s,1.3 m/s,1.7 m/s和2 m/s四种状况下模拟计算所得空气出口温度与试验数据相比最大误差小于2%。图4给出了冷凝器换热量在冷凝压力分别为1942kpa和2426kpa下换热量随空气进口风速的模拟计算结果与试验数据的对比,最大误差小于2%。由此可以验证本文的模型基本正确,可以用于对此翅片管冷凝器的性能分析。
4.3 结果分析
由于空气进口参数和冷凝压力是影响风冷式冷凝器的换热性能的重要参数,因此本文通过变换空气进口风速和冷凝压力来分析风冷式翅片管冷凝器的性能。从图4中可以看出冷凝器换热量随空气进口风速的增大而增大。但是风速增大相应风机压力会增加,风机功率也会迅速增大,所以应该进行技术经济分析确定一个最佳进口风速。图5是在一定风速下冷凝压力分别为1389kpa、1942kpa和2426kpa下制冷剂温度随管长的变化。从图中可以看出制冷剂在过热区、两相区和过冷区的温度变化,并且可以看到冷凝压力越大过冷区越长,相应的过冷度就会增大,又由于过冷区的单位长度换热量小,因此过冷区过长会降低冷凝器的换热效率。因此在保证一定过冷度的前提下应避免使设计过冷度过大。 洁净网
5、结论
本文利用MATLAB语言在对冷凝器稳态传热状况下内部换热过程分析的基础上,应用分布式稳态参数法对风冷式翅片管冷凝器建立了均相换热稳态计算模型。所得结论如下:
(1) 空气出口温度和制冷剂出口温度在冷凝压力为1389kpa和1942kpa下随空气进口风速变化的模拟计算结果与试验数据的最大误差小于5%,因此说明本文所建模型正确合理。
(2)冷凝器的换热量随空气进口风速的增大而增大,但风速增大相应风机功率也会迅速增大,在设计中应进行技术经济分析确定一个最佳进口风速。在一定风速下,冷凝压力越大过冷区越长,过冷区过长会降低冷凝器的换热效率因此在保证一定过冷度的前提下应避免使设计过冷度过大。
(3)制冷空调设备的仿真大多是应用FORTRAN和C语言编制的,本文应用MATLAB语言编制。与FORTRAN和C语言相比,可以更好的应用MATLAB语言的数组功能和图型可视化功能,可以更为方便的观察仿真过程和结果。 洁净网
本文的方法可以推广到其它形式冷凝器性能的设计与模拟仿真。本文只对冷凝器这一主要设备进行了仿真模拟,不能反映整个制冷系统的性能,但此程序可以作为整个制冷系统模拟仿真的重要部分有助于冷凝器和制冷装置的设计优化。
符号说明
 —空气比热       —管内径        —管外径       l—实际管长

(责任编辑:admin)

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