跨臨界CO2微通道換熱器的進(jìn)展

1、跨臨界跨臨界CO2微通道微通道換熱器的進(jìn)展換熱器的進(jìn)展 co2開始被用作制開始被用作制 冷劑冷劑 19世紀(jì)世紀(jì) 末末 20世紀(jì)世紀(jì) 30年代年代 1987- 1997年年 至今至今 逐代漸被逐代漸被CFC HCFC替代替代 蒙特利爾議定書京都議蒙特利爾議定書京都議 定書定書 CO2的制冷歷史的制冷歷史 重新研究和使用重新研究和使用 CO2性質(zhì)性質(zhì) 常溫下,CO2是一種無色無 味的氣體。其相對分子 質(zhì)量為44.01,臨界壓力 為7.3773MPa,臨界溫度 為304.1K。CO2蒸發(fā)潛熱 較大,單位容積制冷量高 ,0時(shí)的單位容積制冷 量為22600kJ/m3,是R22 的5.12倍，R12的8.

2、25倍 。 CO2作為 制冷劑 優(yōu)點(diǎn) 非常穩(wěn) 定的化 學(xué)性質(zhì), 既不可 燃,也不 助燃。 CO2與水 混合呈 弱酸， 不腐蝕 不銹鋼 和銅類 。 CO2黏度 較小,液 體與氣 體密度 的比值 較小。 跨臨界跨臨界CO2制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) CO2在壓縮機(jī)壓縮升至超臨界進(jìn)入氣冷器冷 卻，然后流體進(jìn)入回?zé)崞骼鋮s到節(jié)流閥節(jié) 流至亞臨界兩相流，然后進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱 流入氣液分離器，氣態(tài)亞臨界CO2進(jìn)入回?zé)?器吸收一部分從氣態(tài)冷卻器進(jìn)入回?zé)崞鞒?臨界CO2流體的熱量，再進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮， 周而復(fù)始。 Add your text in here Add your te

3、xt in her Add your text in here Add your text in here 跨臨界跨臨界CO2制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 跨臨界 CO2 制冷系統(tǒng)的成功開 發(fā)有賴于系統(tǒng)中各部件的效率、 緊湊性、安全性等方面的提高 , 以及降低質(zhì)量、運(yùn)行費(fèi)用等。 為了保證換熱器有足夠的耐 壓能力和較好的換熱性能 , 氣體冷卻器一般采用微通道 管形式. CO2 跨臨界回?zé)嵫h(huán)流程圖 微通道氣體冷卻器是超臨界二氧化碳制冷裝 置中的一個(gè)重要組成部件 , 其性能的改進(jìn)對 于制冷裝置的性能提高起著非常重要的作用. 微通道換熱器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)微通道換熱器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 由2個(gè)集管和2個(gè)集管

4、之間沿水平方向展 開的許多扁平微通道換熱管組成。 微通道的形狀可以采用三角形、方形、 圓形和H 形等, 在CO2 微通道換熱器中 多采用圓形。 計(jì)算得出微通道內(nèi)部換熱器的傳熱面積密度比板翅式和套管式換熱器 的高得多, 在相同的換熱量下可大幅減小換熱器的尺寸 微通道換熱器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)微通道換熱器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) Pettersen開發(fā)的平行流式微通道氣體冷卻器 K im微通道管百葉窗翅片 Kim 等建立了3個(gè)扁平微通道管并聯(lián)的蒸發(fā)器 的有限體積模型。其主要目標(biāo)是精確地獲得空 氣側(cè)冷凝水和傾斜角對折疊百葉翅片換熱和流 動(dòng)性能的影響, 并在蒸發(fā)器樣機(jī)上得到了驗(yàn)證 。 微通道換熱器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)微通道換熱器結(jié)構(gòu)及

5、特點(diǎn) Boewe等采用的微通道管式CO2內(nèi)部換熱器，比套管式換熱器材料減少50% ,性能提高10% 。 Boewe等采用的微通道內(nèi)部換熱器示意圖 韓吉田等設(shè)計(jì)了微通道內(nèi)部換熱器,該內(nèi)部換熱器的內(nèi)部芯長為1.156m。內(nèi)部換熱器 的設(shè)計(jì)長度選為1.2m,內(nèi)部換熱器采用3排結(jié)構(gòu),中間靠彎管連接。內(nèi)部換熱器的整體 尺寸為400mm*44mm*30.5mm。 韓吉田等設(shè)計(jì)的微通道內(nèi)部換熱器示意圖 微通道管內(nèi)徑的變化對二氧化碳?xì)怏w冷卻器性能的影響。 微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證 換熱量最大情況下,設(shè)計(jì)微通道管直徑在0.8mm左右。 保持扁平管管寬、管 長和高度都不變,改 變微

6、通道內(nèi)徑從0.6 mm到1.5mm。 微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證 增加通道數(shù)能改善氣體冷卻器的性能,但是在扁平管寬和微通 道管管徑不變的情況下,通道數(shù)取得太多，使通道間的距離減 小,無法承受超臨界的高壓。 微通道數(shù)對氣體冷卻器換 熱性能的影響 微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證 扁平管數(shù)對氣體冷卻器換熱性能的影響 注意： 由此可見扁平管也不需要太多,而且一般換熱器也會(huì)受到尺寸的限質(zhì) 。 微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證微通道氣體冷卻器仿真模型驗(yàn)證 Description of the contents 由計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)流程數(shù)在 2 4 之間較好。.

7、 流程數(shù)的變化對氣體冷卻器的影響流程數(shù)的變化對氣體冷卻器的影響 氣體冷卻器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析 , 指出了設(shè)計(jì)氣體冷卻 器時(shí)各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的范圍: 微通道管徑在 0. 7 mm 以上、1 mm 以下 流程的數(shù)目應(yīng)在 24 之間; 微通道管的數(shù)目應(yīng)大于 24. 模擬總結(jié)模擬總結(jié) 1.黃東平，梁貞潛，丁國良，張真路;基于模型的二氧化碳?xì)怏w冷卻器的性能分析 ，J;化工學(xué)報(bào);2002年08期 3.饒政華,廖勝明;二氧化碳微通道氣體冷卻器的數(shù)值仿真與性能優(yōu)化; J化 工學(xué)報(bào) ;2005年9月;第56卷第9期 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 4.王任遠(yuǎn)，吳金星，李澤，尹凱杰;跨臨界CO2 制冷系統(tǒng)中換熱器結(jié)構(gòu)的進(jìn)展;

8、J 制冷與空調(diào);2010年4月;第10卷第2期 5.Kmi MH, Bu llard CW. Development of am icro-channel evaporator model for a CO2 air-conditioning system.Energy, 2001, 26( 10) : 931-948 7.丁國良,湯志遠(yuǎn).圓管平行流換熱器: 中國,200710038598. 3. 2007-9-5. 8.韓吉田, 曹先齊. 二氧化碳制冷系統(tǒng)內(nèi)部換熱器設(shè)計(jì)/山東省制冷空調(diào)學(xué)術(shù)年 會(huì). 2006 6.Boewe D, Bu llardC, Y in J,et a.l Contribution of internal hea