R290 与R22 冷凝器的换热性能对比研究

论文摘要

绿色环保制冷剂开发及其传热强化技术研究是当前重要研究课题。在2010年空调器HCFCs替代技术国际研讨会上,格力、美的、海尔等国内空调厂家分享了丙烷(R290)制冷剂的研究进展和成果。这些空调公司的试验及研究结果显示,制冷剂R290具有良好的热力性质,能够达到R22相同的制冷性能,并提出在未来空调制冷行业,R290将有很好的发展前景。因此研究R290的换热器性能具有一定意义。本文以绿色环保制冷剂和强化传热技术的发展为背景,在总结R22替代制冷剂发展过程的基础上,对目前呼声很高的绿色环保型制冷剂R290替代R22的热力性能的优越性进行总结分析。对变频空调器用冷凝器分别采用R22和R290的传热性能进行了模拟计算和对比研究。主要研究内容包括以下几个方面:1.建立了制冷剂参数计算程序模块,简单、快速地计算了R290与R22的制冷循环性能,得出在制冷压缩机名义工况和变工况下,R290的参数及其变化均与R22相似,两者相差不大,可作为R22的替代制冷剂,且其充灌量只有R22的53.9 %;蒸发温度的升高可以提高理论制冷系数和制冷效率,而冷凝温度的升高会使两种制冷剂的理论制冷系数和制冷效率都降低;2.用分布参数法建立了冷凝器传热的稳态模型,利用MATLAB语言编制了计算机仿真程序,对两种工质在冷凝器中的热交换性能进行模拟,详细研究了R22和R290在换热器内的温度、干度和总传热系数沿程变化。模拟得出,在冷凝器结构一定,压缩机运转情况不改变时,采用制冷剂R290的总传热系数略大于R22,且其总换热量与R22相差不大。为R290替换R22后冷凝器的传热研究奠定了初步的基础;3.针对在不同翅片间距、迎面风速和制冷剂流速下的冷凝器传热性能进行模拟,比较了在换热量相同的情况下,分别采用两种制冷剂时所需冷凝器面积。在制冷剂质量流速相同的情况下,选用R290做制冷剂时所需冷凝器面积减小,可有效节约金属耗材和冷凝器占地面积。本文研究所采用的方法以及得出的结论对R22替代工质换热器的换热特性研究与结构改进具有一定参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 R290 替代R22 的研究背景及意义
• 1.1.2 强化传热的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状与R290 的应用现状
• 1.2.1 替代工质及换热器的相关国内外研究现状
• 1.2.2 R290 的应用现状
• 1.3 本课题研究内容及意义
• 2 R290 与R22 循环性能对比研究
• 2.1 R290 与R22 基本热力性质比较
• 2.2 R290 与R22 名义工况下循环性能对比
• 2.3 R290 与R22 变工况下循环性能对比研究
• 2.3.1 过热度一定蒸发温度变化时循环性能
• 2.3.2 过冷度一定冷凝温度变化时循环性能
• 2.3.3 过热度变化时循环性能
• 2.4 本章小结
• 3 冷凝器传热的数学模型
• 3.1 冷凝器传热模型输入参数确定
• 3.1.1 冷凝器结构参数
• 3.1.2 冷凝器入口制冷剂质量流量
• 3.2 冷凝器传热数学模型的建立
• 3.2.1 建模假设
• 3.2.2 冷凝器传热系数计算
• 3.2.3 控制方程组
• 3.2.4 模型算法流程
• 3.3 本章小节
• 4 冷凝器传热数值模拟结果分析
• 4.1 冷凝器结构一定时的仿真结果
• 4.2 换热量一定时的仿真结果
• 4.2.1 对流传热强化机理
• 4.2.2 仿真结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献