微通道換熱器及相變蓄冷系統(tǒng)模擬與優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間:2020-12-11 08:26
相變蓄冷技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)設(shè)備散熱和溫控的有效方法,而微通道換熱器在相變蓄冷系統(tǒng)中的應(yīng)用順應(yīng)了設(shè)備微型化、高功率化的發(fā)展趨勢,目前已逐步被應(yīng)用于各類系統(tǒng)中。目前,模擬仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)制冷裝置,但對于帶有微通道換熱的相變蓄冷系統(tǒng)中的制冷循環(huán),相應(yīng)的模擬研究還不夠成熟,因此建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,研究其結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)、環(huán)境參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響十分必要。本文結(jié)合某小型蓄冷裝置開發(fā)的需求,在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,建立系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,研究系統(tǒng)性能與各參數(shù)的關(guān)系。首先,進(jìn)行小型相變蓄冷系統(tǒng)樣機(jī)的性能測試,記錄樣機(jī)運(yùn)行過程中的關(guān)鍵參數(shù),用于后續(xù)模擬結(jié)果的驗(yàn)證;設(shè)計(jì)熱力膨脹閥測試實(shí)驗(yàn),得到熱力膨脹閥流通面積與膜片上下壓差的關(guān)系。其次,建立小型相變蓄冷系統(tǒng)的主要部件模型,包括熱力膨脹閥與壓縮機(jī)的集中參數(shù)模型、微通道平行流冷凝器和相變蓄冷蒸發(fā)器的分布參數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上,通過質(zhì)量平衡條件將各部件模型進(jìn)行耦合,構(gòu)成系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,利用系統(tǒng)算法使整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)的計(jì)算收斂。其中,熱力膨脹閥模型考慮了蒸發(fā)器出口過熱度對其開度的影響,其流通面積由上述膨脹閥實(shí)驗(yàn)得到的關(guān)系式計(jì)算得到;蒸發(fā)器管外傳熱系數(shù)取相變材料凝固...
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
1.1 研究背景與意義
1.2 相變蓄冷技術(shù)
1.2.1 相變蓄冷技術(shù)簡介
1.2.2 相變材料及其強(qiáng)化傳熱
1.2.3 相變蓄冷技術(shù)應(yīng)用及研究進(jìn)展
1.3 微通道換熱器
1.3.1 微通道換熱器簡介
1.3.2 微通道換熱器的應(yīng)用
1.3.3 微通道換熱器的研究現(xiàn)狀制冷劑側(cè)傳熱與流動研究現(xiàn)狀
1.4 制冷系統(tǒng)仿真
1.4.1 制冷系統(tǒng)簡介
1.4.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)簡介
1.4.3 仿真在制冷裝置中的應(yīng)用
1.4.4 制冷裝置仿真研究的發(fā)展現(xiàn)狀
1.5 FLUENT軟件簡介
1.5.1 FLUENT軟件特點(diǎn)
1.5.2 FLUENT凝固熔化模型
1.6 本文主要研究內(nèi)容
2 小型相變蓄冷裝置實(shí)驗(yàn)
2.1 小型相變蓄冷系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)
2.2 熱力膨脹閥實(shí)驗(yàn)
2.2.1 熱力膨脹閥工作原理
2.2.2 熱力膨脹閥實(shí)驗(yàn)
2.3 本章小結(jié)
3 數(shù)學(xué)模型建立
3.1 壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型
3.1.1 壓縮機(jī)流量計(jì)算
3.1.2 壓縮機(jī)排氣溫度與軸功率計(jì)算
3.1.3 算法設(shè)計(jì)
3.2 膨脹閥數(shù)學(xué)模型
3.2.1 熱力膨脹閥出口參數(shù)計(jì)算
3.2.2 算法設(shè)計(jì)
3.3 冷凝器數(shù)學(xué)模型
3.3.1 冷凝器結(jié)構(gòu)參數(shù)
3.3.2 制冷劑側(cè)傳熱系數(shù)與壓力損失
3.3.3 空氣側(cè)傳熱系數(shù)與壓力損失
3.3.4 算法設(shè)計(jì)
3.4 蒸發(fā)器數(shù)學(xué)模型
3.4.1 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)
3.4.2 制冷劑側(cè)傳熱系數(shù)與壓力損失
3.4.3 相變材料側(cè)傳熱系數(shù)
3.4.4 算法設(shè)計(jì)
3.5 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
3.5.1 系統(tǒng)充注量計(jì)算
3.5.2 系統(tǒng)算法
3.5.3 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比
3.6 本章小結(jié)
4 蓄冷系統(tǒng)性能分析與參數(shù)優(yōu)化
4.1 冷凝器進(jìn)口風(fēng)溫的影響
4.2 冷凝器迎面風(fēng)速的影響
4.3 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的影響
4.4 冷凝器流程分布的影響
4.5 蒸發(fā)器扁管孔數(shù)的影響
4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備的設(shè)計(jì)與小型化方法分析[J]. 吳克兵. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2018(18)
[2]風(fēng)電變流器中功率半導(dǎo)體器件可靠性評估及其改善措施的探究[J]. 王新澤. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2018(03)
[3]蓄冷技術(shù)在冷鏈物流中的研究進(jìn)展[J]. 章學(xué)來,徐笑鋒,周孫希,王迎輝,劉璐,劉升. 制冷與空調(diào). 2017(12)
[4]大功率電力電子器件相變冷卻技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 馬本棟,胡書舉,王玲玲,國建鴻. 電測與儀表. 2017(22)
[5]微通道換熱器的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 葛洋,姜未汀. 化工進(jìn)展. 2016(S1)
[6]考慮多熱源耦合的風(fēng)電變流器IGBT模塊結(jié)溫評估模型[J]. 李輝,劉盛權(quán),李洋,楊東,梁媛媛,劉靜. 電力自動化設(shè)備. 2016(02)
[7]大型水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式綜合評價(jià)方法的研究[J]. 滕啟治,譚欣,武紫玉,沈俊,王海峰. 物理學(xué)報(bào). 2015(17)
[8]相變蓄冷換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 莫冬傳,呂樹申,何振輝. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]高功率二極管激光器相變冷卻技術(shù)[J]. 武德勇,高松信,曹宏章,王宏,李弋,楊波. 強(qiáng)激光與粒子束. 2013(11)
[10]有機(jī)相變蓄冷材料中納米石墨添加劑性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 孫甲朋,周孝清,吳會軍. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì). 2012(01)
博士論文
[1]渦旋壓縮機(jī)動力特性及仿真模擬研究[D]. 余洋.蘭州理工大學(xué) 2014
碩士論文
[1]常規(guī)工況空調(diào)有機(jī)相變蓄冷材料研究[D]. 呂巖.天津大學(xué) 2017
[2]相變蓄熱換熱器的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 徐明.西安建筑科技大學(xué) 2015
[3]相變蓄熱裝置的數(shù)值模擬與優(yōu)化[D]. 房叢叢.山東建筑大學(xué) 2012
[4]平行流冷凝器整體仿真模型及制冷劑流量分配研究[D]. 胡浩茫.華中科技大學(xué) 2012
[5]微通道換熱器在制冷壓縮冷凝機(jī)組中的應(yīng)用研究[D]. 劉舒.中南大學(xué) 2010
[6]小型制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的仿真[D]. 張國欣.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[7]板條側(cè)面絕熱技術(shù)研究及相變蓄冷溫控技術(shù)研究[D]. 蔡震.中國工程物理研究院 2001
本文編號:2910202
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
1.1 研究背景與意義
1.2 相變蓄冷技術(shù)
1.2.1 相變蓄冷技術(shù)簡介
1.2.2 相變材料及其強(qiáng)化傳熱
1.2.3 相變蓄冷技術(shù)應(yīng)用及研究進(jìn)展
1.3 微通道換熱器
1.3.1 微通道換熱器簡介
1.3.2 微通道換熱器的應(yīng)用
1.3.3 微通道換熱器的研究現(xiàn)狀制冷劑側(cè)傳熱與流動研究現(xiàn)狀
1.4 制冷系統(tǒng)仿真
1.4.1 制冷系統(tǒng)簡介
1.4.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)簡介
1.4.3 仿真在制冷裝置中的應(yīng)用
1.4.4 制冷裝置仿真研究的發(fā)展現(xiàn)狀
1.5 FLUENT軟件簡介
1.5.1 FLUENT軟件特點(diǎn)
1.5.2 FLUENT凝固熔化模型
1.6 本文主要研究內(nèi)容
2 小型相變蓄冷裝置實(shí)驗(yàn)
2.1 小型相變蓄冷系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)
2.2 熱力膨脹閥實(shí)驗(yàn)
2.2.1 熱力膨脹閥工作原理
2.2.2 熱力膨脹閥實(shí)驗(yàn)
2.3 本章小結(jié)
3 數(shù)學(xué)模型建立
3.1 壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型
3.1.1 壓縮機(jī)流量計(jì)算
3.1.2 壓縮機(jī)排氣溫度與軸功率計(jì)算
3.1.3 算法設(shè)計(jì)
3.2 膨脹閥數(shù)學(xué)模型
3.2.1 熱力膨脹閥出口參數(shù)計(jì)算
3.2.2 算法設(shè)計(jì)
3.3 冷凝器數(shù)學(xué)模型
3.3.1 冷凝器結(jié)構(gòu)參數(shù)
3.3.2 制冷劑側(cè)傳熱系數(shù)與壓力損失
3.3.3 空氣側(cè)傳熱系數(shù)與壓力損失
3.3.4 算法設(shè)計(jì)
3.4 蒸發(fā)器數(shù)學(xué)模型
3.4.1 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)
3.4.2 制冷劑側(cè)傳熱系數(shù)與壓力損失
3.4.3 相變材料側(cè)傳熱系數(shù)
3.4.4 算法設(shè)計(jì)
3.5 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
3.5.1 系統(tǒng)充注量計(jì)算
3.5.2 系統(tǒng)算法
3.5.3 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比
3.6 本章小結(jié)
4 蓄冷系統(tǒng)性能分析與參數(shù)優(yōu)化
4.1 冷凝器進(jìn)口風(fēng)溫的影響
4.2 冷凝器迎面風(fēng)速的影響
4.3 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的影響
4.4 冷凝器流程分布的影響
4.5 蒸發(fā)器扁管孔數(shù)的影響
4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備的設(shè)計(jì)與小型化方法分析[J]. 吳克兵. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2018(18)
[2]風(fēng)電變流器中功率半導(dǎo)體器件可靠性評估及其改善措施的探究[J]. 王新澤. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2018(03)
[3]蓄冷技術(shù)在冷鏈物流中的研究進(jìn)展[J]. 章學(xué)來,徐笑鋒,周孫希,王迎輝,劉璐,劉升. 制冷與空調(diào). 2017(12)
[4]大功率電力電子器件相變冷卻技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 馬本棟,胡書舉,王玲玲,國建鴻. 電測與儀表. 2017(22)
[5]微通道換熱器的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 葛洋,姜未汀. 化工進(jìn)展. 2016(S1)
[6]考慮多熱源耦合的風(fēng)電變流器IGBT模塊結(jié)溫評估模型[J]. 李輝,劉盛權(quán),李洋,楊東,梁媛媛,劉靜. 電力自動化設(shè)備. 2016(02)
[7]大型水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式綜合評價(jià)方法的研究[J]. 滕啟治,譚欣,武紫玉,沈俊,王海峰. 物理學(xué)報(bào). 2015(17)
[8]相變蓄冷換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 莫冬傳,呂樹申,何振輝. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]高功率二極管激光器相變冷卻技術(shù)[J]. 武德勇,高松信,曹宏章,王宏,李弋,楊波. 強(qiáng)激光與粒子束. 2013(11)
[10]有機(jī)相變蓄冷材料中納米石墨添加劑性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 孫甲朋,周孝清,吳會軍. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì). 2012(01)
博士論文
[1]渦旋壓縮機(jī)動力特性及仿真模擬研究[D]. 余洋.蘭州理工大學(xué) 2014
碩士論文
[1]常規(guī)工況空調(diào)有機(jī)相變蓄冷材料研究[D]. 呂巖.天津大學(xué) 2017
[2]相變蓄熱換熱器的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 徐明.西安建筑科技大學(xué) 2015
[3]相變蓄熱裝置的數(shù)值模擬與優(yōu)化[D]. 房叢叢.山東建筑大學(xué) 2012
[4]平行流冷凝器整體仿真模型及制冷劑流量分配研究[D]. 胡浩茫.華中科技大學(xué) 2012
[5]微通道換熱器在制冷壓縮冷凝機(jī)組中的應(yīng)用研究[D]. 劉舒.中南大學(xué) 2010
[6]小型制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的仿真[D]. 張國欣.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[7]板條側(cè)面絕熱技術(shù)研究及相變蓄冷溫控技術(shù)研究[D]. 蔡震.中國工程物理研究院 2001
本文編號:2910202
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