管翅式換熱器中冰漿相變換熱特性.pdf

1、冰漿作為一種相變固液兩相流，因其中所含冰粒子融化能釋放大量潛熱而具有高能量密度，又因兼具良好的流動性，使其在漁業(yè)冷藏、醫(yī)療冷卻保護、食品保鮮和建筑降溫等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在區(qū)域供冷系統(tǒng)中，用冰漿代替?zhèn)鹘y(tǒng)冷凍水作為載冷介質(zhì)，不僅能降低載冷介質(zhì)的流量和輸送泵耗、減小系統(tǒng)管網(wǎng)尺寸，而且將其與冰蓄冷技術(shù)結(jié)合起來，能對夏季用電高峰時期的電網(wǎng)負荷起到“抑峰平谷”的作用，并充分利用峰谷電價的優(yōu)勢，是實現(xiàn)能源高效利用和降低建筑運行能耗的理想途徑之一

2、。
　　不同于組分濃度恒定的傳統(tǒng)固液兩相流（如沙漿），冰漿中固相冰粒子的濃度在流動和換熱過程中是不斷變化的。根據(jù)現(xiàn)有文獻報道，將冰漿直接應(yīng)用于目前針對單相流設(shè)計的換熱器并不能充分發(fā)揮其相變換熱的優(yōu)勢。而管翅式換熱器作為空調(diào)系統(tǒng)中常用的末端換熱設(shè)備，是冰漿應(yīng)用的主要對象之一，但目前對冰漿在其中進行相變換熱的理論研究還較少，有必要對影響冰漿介質(zhì)管翅式換熱器換熱性能的主要因素進行深入分析。本文基于VOF(Volume of Fluid)

3、方法，并考慮冰漿相變換熱過程對冰粒子濃度、冰漿熱物性參數(shù)及冰漿流動特性的影響，建立了適用于管翅式換熱器中冰漿相變換熱的數(shù)值模型?；跀?shù)值模型中的能量方程，還發(fā)展了一個描述換熱器空氣出口溫度及換熱量的偏微分方程模型并求得其解析解。隨后，利用文獻中的實驗數(shù)據(jù)對上述數(shù)值模型和解析解進行了驗證，并通過數(shù)值模擬和解析解的計算結(jié)果分析了管翅式換熱器中冰漿的冰粒子質(zhì)量分數(shù)和換熱特性等的變化規(guī)律。同時，本文利用定制加工的管翅式換熱器，對冰漿在其中相變換

4、熱的過程進行了實驗測試。最后，利用實驗測試結(jié)果對數(shù)值模型進行了進一步的驗證和修正，并利用修正后的數(shù)值模型針對翅片寬度對冰漿管翅式換熱器換熱性能的影響進行了模擬和分析。
　　研究結(jié)果表明，使用冰漿作為載冷介質(zhì)時，管翅式換熱器換熱性能受到冰漿中冰粒子質(zhì)量分數(shù)的重要影響。隨著冰漿入口冰粒子質(zhì)量分數(shù)的增加，管翅式換熱器的換熱量會隨之增大，然后達到一個穩(wěn)定值，此時，冰粒子質(zhì)量分數(shù)對換熱器換熱性能的影響達到最優(yōu)，其對應(yīng)的入口冰粒子質(zhì)量分數(shù)臨界