冰箱制冷畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告 題題 目 目 電冰箱空調(diào)器制冷系統(tǒng)冷凝電冰箱空調(diào)器制冷系統(tǒng)冷凝 器蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)器蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 姓姓 名 名 王聿飛王聿飛 專專 業(yè) 業(yè) 制冷與空調(diào)技術(shù)制冷與空調(diào)技術(shù) 班班 級(jí) 級(jí) 10011001 設(shè)計(jì)完成日期設(shè)計(jì)完成日期 20102010 年年 1111 月月 xxxx 日日 目錄 2 第一節(jié) 中文摘要 2 關(guān)鍵詞 2 3 緒論 3 電冰箱的發(fā)展趨勢(shì) 4 電冰箱蒸發(fā)器冷凝器的設(shè)計(jì) 4 5 空調(diào)器的發(fā)展及強(qiáng)化傳熱措施 6 冷凝器蒸發(fā)器的優(yōu)化方法 7 13 電冰箱空調(diào)器制冷原理圖 14 結(jié)束語(yǔ) 15 參考文獻(xiàn) 15 中文摘要中文摘要 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展 社會(huì)進(jìn)步和人民生活水平的不斷提高 制冷 設(shè)備的應(yīng)用幾乎遍及生產(chǎn) 生活的各個(gè)方面 同時(shí)也帶動(dòng)著制冷效果和冷藏技 術(shù)的日益更新 電冰箱的出現(xiàn)越來(lái)越得到商業(yè)各領(lǐng)域的不斷需求 在當(dāng)今社會(huì)隨著國(guó)際間的貿(mào)易越來(lái)越成為經(jīng)濟(jì)的主體 地區(qū)與地區(qū)的合作 交流越來(lái)越平凡 商品在此當(dāng)中得到了很好的流通 一直以來(lái)我們都為食品存 放時(shí)間一久就會(huì)變得不再新鮮甚至腐敗而煩惱 那么靠什么來(lái)維持產(chǎn)品的新鮮 從而達(dá)到不腐敗的目的呢 電冰箱的制冷系統(tǒng)很好的發(fā)揮了這一作用 商用電 冰箱的應(yīng)用就是為了適應(yīng)商業(yè)不同需要而研制的 根據(jù)不同的商業(yè)用途可分為 冷藏柜 陳列柜 小型制冰機(jī) 冰淇淋機(jī) 小型冷飲機(jī)等裝置 商用電冰箱是 商業(yè)用小型制冷裝置的總稱 它與家用電冰箱相比較具有容積大 形式多 功 能強(qiáng)的特點(diǎn) 商用電冰箱中的制冷系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng) 能夠循環(huán)制冷使 產(chǎn)品能夠長(zhǎng)時(shí)間保持新鮮狀態(tài) 從而使產(chǎn)品達(dá)到制冷保鮮的目的 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 電冰箱空調(diào)器的優(yōu)化 制冷系統(tǒng) 電氣系統(tǒng) 3 緒論緒論 一 電冰箱空調(diào)器冷凝器與蒸發(fā)器的發(fā)展背景一 電冰箱空調(diào)器冷凝器與蒸發(fā)器的發(fā)展背景 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展 國(guó)際貿(mào)易和城市與城市之間的合作交流越來(lái)越平凡 由此引發(fā)的產(chǎn)品保鮮問(wèn)題得到了多方的共同討論話題 冷凝器蒸發(fā)器的出現(xiàn)很好的 解決了電冰箱空調(diào)器的問(wèn)題 電冰箱空調(diào)器讓鮮貨和新鮮生活隨手可取 20 世紀(jì)以前 用冰箱保存食物是不可想象的 用空調(diào)保持室內(nèi)恒溫更是不可思 儀的 在冰箱空調(diào)出現(xiàn)以前 我們一直在為食品存放時(shí)間一久就會(huì)變得不再新鮮甚 至腐敗而煩惱為生活更舒適而頭疼 人們不堪很多食物總是在這個(gè)地區(qū)運(yùn)往那個(gè)地 區(qū)的途中就腐敗掉 從而推動(dòng)了人們對(duì)這一問(wèn)題的共同研究 真正的電冰箱發(fā)明于 20 年代 1920 年 紐約布魯克林一家平板印刷廠的一位名叫威利斯 H 卡里爾的 工程師 設(shè)計(jì)出一種能控制溫度和濕度的系統(tǒng) 1923 年 當(dāng)弗雷基代爾還是美國(guó)通 用汽車公司的分廠的時(shí)候 它引進(jìn)了一種新的機(jī)械冰箱組件 并組裝成電冰箱 弗 雷基代爾電冰箱的設(shè)計(jì)是把儲(chǔ)存易腐爛食品的 冰盒 和制冷機(jī)械部分裝進(jìn)一個(gè)特 制的柜子 這種裝置安靜 方便 且結(jié)構(gòu)緊湊 電冰箱空調(diào)器冷凝器蒸發(fā)的優(yōu)化是 制約電冰箱空調(diào)器發(fā)展的瓶勁 只有冷凝器蒸發(fā)器不段的優(yōu)化才能有不同種類的電 冰箱和空調(diào)來(lái)不段符合現(xiàn)代人的需求 一一 電冰箱電冰箱 4 摘要 冷凍室蒸發(fā)器采用多層換熱片的復(fù)合立體結(jié)構(gòu) 在 型制冷盤管壁外側(cè) 固定套裝翅片 增加冷凍室頂部和低部?jī)蓚€(gè)高溫區(qū)制冷量 將冷凍室按 1 1 劃分出 變溫室 通過(guò)其中溫度傳感器控制雙穩(wěn)態(tài)電磁閥通斷實(shí)現(xiàn)制冷劑回路切換 將變溫室 按冷凍 軟冷凍 冷藏使用 也可關(guān)閉 通過(guò)橫 豎盤管混排結(jié)構(gòu)的絲管式冷凝器 設(shè)計(jì) 借助制冷系統(tǒng)壓縮機(jī) 冷凝器 蒸發(fā)器負(fù)荷匹配及其與毛細(xì)管制冷劑流量匹 配 通過(guò)防凝露管走向及位置設(shè)計(jì) 蒸發(fā)器管道位置及走向布置和回氣換熱器設(shè)計(jì) 研制的 186 直冷電冰箱最大負(fù)荷日耗電 0 39 度 在變溫室為節(jié)能狀態(tài) 時(shí)耗電在 0 35 度以下 最低達(dá) 0 31 度 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 熱工學(xué) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 理論分析 直冷電冰箱 制冷系統(tǒng) 1 1 前言前言 電冰箱發(fā)展速度很快 我國(guó)電冰箱的產(chǎn)量由 1991 年的 470 萬(wàn)臺(tái)增加到 2001 年 的 1349 萬(wàn)臺(tái) 平均年增長(zhǎng) 11 1 1 而電冰箱的耗電量占家用電器總耗電量的 32 2 所以 節(jié)能降耗和環(huán)保是電冰箱研發(fā)工作的重要課題 而蒸發(fā)器和冷凝器的 傳熱能力 軟冷凍及變溫技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)則是關(guān)鍵因素 2 2 蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 研制采取了以下措施 第一 減小冷藏 冷凍兩蒸發(fā)器的面積比差值 在總面積 一定情況下 盡量加大冷藏室蒸發(fā)器的面積 采用大內(nèi)徑蒸發(fā)管 增加蒸發(fā)管長(zhǎng)度及 雙管并行排列結(jié)構(gòu)等 保證在低溫或高溫環(huán)境下有最佳的開(kāi)停比 從而保證在一定環(huán) 境溫度下耗電最少 第二 設(shè)計(jì)高效蒸發(fā)器 冷凍室蒸發(fā)器是由從上到下依次排列 多個(gè)換熱層片和連接所有換熱層片的連接管組成的復(fù)合立體式結(jié)構(gòu) 3 換熱層片由 多個(gè)并列 型制冷盤管構(gòu)成 且在其盤管壁外側(cè)固定套裝翅片 大大增加了制冷盤管 與空氣間接觸面積 如圖 1 示 該蒸發(fā)器在不改變電冰箱結(jié)構(gòu)情況下 大幅度增加冷 凍室蒸發(fā)面積 增加冷凍室頂部和低部?jī)蓚€(gè)高溫區(qū)制冷量 使其快速達(dá)到規(guī)定要求 縮短壓縮機(jī)工作時(shí)間 大幅降低能耗 冷藏室采用導(dǎo)熱粘接膠膜將壓扁銅管緊緊粘 在傳熱鋁板上 并通過(guò)高粘合雙面膠粘貼在冷藏室內(nèi)膽上 增強(qiáng)傳熱效果 第三 合 理安排蒸發(fā)器位置和制冷劑走向 據(jù)箱內(nèi)自然對(duì)流情況 制冷劑流向采用逆流式換 熱 毛細(xì)管和回氣管采用較長(zhǎng)的并行錫焊或熱塑工藝等 以提高換熱效果 第四 通 5 過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合方法 合理匹配蒸發(fā)器與冷凝器的傳熱面積 努力減小冰箱 工作系數(shù) 避免過(guò)低蒸發(fā)壓力和過(guò)高冷凝壓力 達(dá)節(jié)能目的 3 3 冷凝器優(yōu)化設(shè)計(jì)冷凝器優(yōu)化設(shè)計(jì) 在優(yōu)化冷凝器設(shè)計(jì)中除合理增大冷凝面積外 還應(yīng)充分考慮以下幾點(diǎn) 3 1 設(shè)計(jì)橫 豎盤管混排結(jié)構(gòu)冷凝器 在冷凝器內(nèi)為制冷劑氣液兩相狀態(tài) 分 析冷凝器中制冷劑流態(tài)變化和內(nèi) 外部換熱條件 橫排管冷凝器的換熱系數(shù)比豎排 管冷凝器增加 3 倍以上 為加強(qiáng)流體擾動(dòng) 破壞流動(dòng)邊界層 采用橫 豎盤管相結(jié)合 走向的冷凝器將會(huì)提高冷凝器換熱效果 同時(shí)也可降低制冷劑流動(dòng)噪聲 3 2 絲管式冷凝器代替百葉窗式冷凝器 在其它條件不變情況下 絲管式冷凝 器傳熱性能好 對(duì)應(yīng)的制冷循環(huán)效率提高 能耗減小 3 3 改內(nèi)藏式冷凝器為外掛式 外掛式冷凝器散熱條件比內(nèi)藏式冷凝器好得多 對(duì)降低冷凝溫度和過(guò)冷溫度十分有利 可有效節(jié)能降耗 兩大換熱設(shè)備 蒸發(fā)器和冷凝器 中制冷劑管道的合理布置 兩大換熱設(shè)備換熱 能力的提高對(duì)提高系統(tǒng)制冷量 降低能耗十分重要 而換熱能力的提高與其中制冷劑 管道的合理布置緊密相關(guān) 項(xiàng)目研制中 冷藏室蒸發(fā)器雙排并行盤管緊貼于內(nèi)膽之 上 冷凍室蒸發(fā)器采用分層立體結(jié)構(gòu) 冷凝器設(shè)計(jì)為橫 豎盤管混排結(jié)構(gòu) 并采用外 掛式 通過(guò)這些措施 大大增強(qiáng)了蒸發(fā)器與冷凝器的換熱能力 經(jīng)實(shí)測(cè) 電冰箱最大 負(fù)荷時(shí)日耗電僅 0 39 度 而在節(jié)能狀態(tài)下耗電在 0 35 度以下 二二 空調(diào)器空調(diào)器 摘要摘要 近年來(lái) 隨著人民生活水平的不斷提高 空調(diào)器產(chǎn)品已成為冬夏季節(jié) 中人民生活不可或缺的產(chǎn)品 隨著生活中電器的的增加 據(jù)報(bào)到 2004 年國(guó)家電 網(wǎng)公司拉閘限電 100 多萬(wàn)次 高峰時(shí)期電力缺口達(dá) 2000 3000 萬(wàn) KW 我國(guó)電力 需求年達(dá) 14 15 僅家用空調(diào)一項(xiàng)為 400 億 KW 年家電用量占約全國(guó)電力 10 其年增長(zhǎng)率與全國(guó) GDP 增長(zhǎng)接近 因此 空調(diào)節(jié)能勢(shì)在必行 6 空調(diào) 就是對(duì)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié) 空氣調(diào)節(jié)需要能量 所以空調(diào)實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)換 設(shè)備 是消耗電能來(lái)依靠壓縮機(jī)對(duì)冷媒工質(zhì)作功 通過(guò)換熱設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)冷 暖調(diào)節(jié) 的 既然是能量轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)換效率的高低 就是我們研究的問(wèn)題 在空調(diào)中 冷凝器 蒸發(fā)器實(shí)際上都是換熱器 換熱器約占 50 的份量 在中 央空調(diào)中換熱器約占 50 70 份量 在能量方面 換熱器的好壞直接影響到空調(diào) 的 COP 若換熱器傳熱效率高 制冷效果顯著 空調(diào)壓縮機(jī)耗功少 COP 就高 所 以 通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)蒸發(fā)器冷凝器來(lái)降低空調(diào)器的耗電量 通過(guò)熱交換器的強(qiáng)化傳熱 來(lái)改善空調(diào)的制冷效果 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 空調(diào)器 熱交換器 耗電量 優(yōu)化設(shè)計(jì) 強(qiáng)化傳熱 換熱器強(qiáng)化傳熱措施 人們?cè)趽Q熱器的強(qiáng)化傳熱方面進(jìn)行了大量的研究 在宏觀上對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)采 取了有效措施 而現(xiàn)在在微觀的氣流分子運(yùn)動(dòng)上進(jìn)行大量強(qiáng)化傳熱的研究 換熱 器傳熱計(jì)算通式為 Q KF t 從該式可以看出 強(qiáng)化傳熱不外乎從傳熱系數(shù) K 傳熱面積 F 冷熱流體傳熱溫差 t 三方面進(jìn)行 這只是單向流體傳熱常用公式 對(duì)于有沸騰 凝結(jié)換熱應(yīng)充分考慮傳熱系數(shù)的不同 1 換熱器強(qiáng)化傳熱的方式換熱器強(qiáng)化傳熱的方式 1 1 增大傳熱面積 F 擴(kuò)展傳熱面積是增加傳熱效果 現(xiàn)在使用最多的是通過(guò)合理地提高設(shè)備單位體積 的傳熱面積來(lái)達(dá)到增強(qiáng)傳熱效果的目的 如在換熱器上大量使用單位體積傳熱面積 比較大的翅片管 波紋管 板翅傳熱面等材料 通過(guò)這些材料的使用 單臺(tái)設(shè)備的 單位體積的傳熱面積會(huì)明顯提高 充分達(dá)到換熱設(shè)備高效 緊湊的目的 1 2 增加傳熱溫差 t 加大換熱器傳熱溫差 t 是加強(qiáng)換熱器換熱效果常用的措施之一 但是 增加 換熱器傳熱溫差 t 是有一定限度的 我們不能把它作為增強(qiáng)換熱器傳熱效果最主 7 要的手段 使用過(guò)程中我們應(yīng)該考慮到實(shí)際工藝或設(shè)備條件上是否允許 依靠增加 換熱器傳熱溫差 t 只能有限度的提高換熱器換熱效果 1 3 增強(qiáng)傳熱系數(shù) K K 1 1 1 1 2 1 2 1 2 從上式可以看出 K 值必定小于 1 和 2 的值 而且它比二者中較小的一個(gè)還 小 所以在增強(qiáng)傳熱的時(shí)候 必須增大 中較小的一項(xiàng) 即減小最大熱阻項(xiàng) 才能 有效地增大傳熱系數(shù) 提高傳熱系數(shù) 增強(qiáng)換熱器傳熱效果最積極的措施就是設(shè)法 提高設(shè)備的傳熱系數(shù) K 換熱器傳熱系數(shù) K 的大小實(shí)際上是由傳熱過(guò)程總熱阻的大小來(lái)決定 換熱器 在使用過(guò)程中 其總熱阻是各項(xiàng)分熱阻的疊加 所以要改變傳熱系數(shù)就必須分析傳 熱過(guò)程的每一項(xiàng)分熱阻 如何控制換熱器傳熱過(guò)程的每一項(xiàng)分熱阻是決定換熱器傳 熱系數(shù)的關(guān)鍵 2 2 換熱器管內(nèi)強(qiáng)化傳熱措施換熱器管內(nèi)強(qiáng)化傳熱措施 2 1 擴(kuò)展表面法 內(nèi)肋管 經(jīng)研究證明 當(dāng)換熱管一側(cè)是氣體 一側(cè)是液體進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱時(shí) 最常用 的強(qiáng)化手段是采用擴(kuò)展表面的方法 因?yàn)闅怏w的給熱系數(shù)比液體的小得多 一般小 10 50 倍 傳熱系數(shù) K 值的變化主要取決于較少給熱系數(shù)側(cè)的變化 因此在氣體 側(cè)采用異形擴(kuò)展換熱面 可以使普通擴(kuò)展換熱面的換熱系數(shù)再提高 50 150 常用的異形擴(kuò)展面形式較多 如交叉短肋型 波型翅多孔型 百頁(yè)窗型 低翅片 管型 銷釘型等 實(shí)驗(yàn)表明 R12 的工質(zhì) 內(nèi)肋管強(qiáng)化傳熱凝結(jié)系數(shù)比光管增加 20 40 按管子表面積計(jì)算不考慮內(nèi)肋表面積 凝結(jié)傳熱系數(shù)是光管的 1 2 倍 2 2 插入紐帶法 8 據(jù)介紹 國(guó)外從 1896 年就開(kāi)始研究和應(yīng)用管內(nèi)插入物的強(qiáng)化傳熱 管內(nèi)插入 物有 環(huán)式 拉希格圖 盤式 螺旋線圈 螺旋帶 螺旋片 扭帶 靜態(tài)混合器和 徑向混合器等 在強(qiáng)化傳熱技術(shù)中管內(nèi)安裝插入物的強(qiáng)化傳熱技術(shù)有顯著的特點(diǎn) 不改變傳熱面形狀 插入物加工簡(jiǎn)單 特別適合于現(xiàn)有設(shè)備改造 不需要更換原有管 殼式 換熱器 應(yīng)用在管內(nèi)插入紐帶后 其凝結(jié)換熱系數(shù)按管子的表面積計(jì)算時(shí)可 比光管凝結(jié)換熱系數(shù)高 30 流動(dòng)壓力損失與內(nèi)肋管同 但綜合效應(yīng)遠(yuǎn)不如采用內(nèi) 肋管 2 3 表面粗糙法 在液體傳熱場(chǎng)合 這種強(qiáng)化技術(shù)可以大大提高傳熱系數(shù) 因?yàn)?在層流狀態(tài)下 如管壁粗糙度較小 低速流體貼著管壁平滑地流過(guò) 不形成漩渦 但當(dāng)相對(duì)粗糙度 h R 即粗糙高度與管子內(nèi)半徑之比增大時(shí) 流體不再平滑地流過(guò)管壁 在管壁附 近會(huì)形成漩渦 即粗糙度對(duì)換熱和阻力產(chǎn)生影響 在管子內(nèi)表面增加粗糙度 用高 度與管子內(nèi)徑比值為 0 013 0 021 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 凝結(jié)系數(shù)比光管高近一倍 與內(nèi)肋 管凝結(jié)換熱系數(shù)基本相同 阻力損失和金屬的消耗量比內(nèi)肋管少 2 4 螺旋扁管法 螺旋扁管由于管子的獨(dú)特結(jié)構(gòu) 流體在管內(nèi)處于螺旋流動(dòng) 促使湍流程度 經(jīng)實(shí) 驗(yàn)研究表明螺旋扁管管內(nèi)膜傳熱系數(shù) 通常比普通圓管大幅度提高 在低雷諾數(shù)時(shí)最 為明顯 2 3 倍 隨著雷諾數(shù)的增大 通常也可提高傳熱系數(shù) 50 以上 2 5JAD 螺旋螺紋管法 來(lái)自加拿大的 JAD 螺旋螺紋管換熱器設(shè)計(jì)是針對(duì)目前市場(chǎng)大部分非對(duì)稱流的換 熱工況 使兩側(cè)換熱面積大不相同 殼容積最大可達(dá) 4 2 倍的管容積 在汽 水換 熱領(lǐng)域有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì) 并且可滿足多種復(fù)雜工況要求 被譽(yù)為 歐洲蒸汽王 子 螺旋螺紋管換熱器的換熱管內(nèi)徑一般為 8mm 考慮到了壓降和換熱系數(shù)的最 佳組合關(guān)系 爭(zhēng)取以最小的壓降達(dá)到最好的換熱系數(shù) 與常規(guī)的管殼式換熱器相比 JAD 螺旋螺紋管換熱器換熱系數(shù)大 傳熱效率高 具有相當(dāng)?shù)撵`活性 適用性和可 靠性 JAD 系列螺旋螺紋管換熱器獨(dú)特的螺旋結(jié)構(gòu) 先進(jìn)的傳熱機(jī)理以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用 性 勢(shì)必決定了其節(jié)能 高效的優(yōu)越性 9 2 6 橫紋管法 橫紋管其形狀為管壁被擠壓成與管子軸線成 90 的橫紋 在管壁內(nèi)形成一圈 一圈突出的圓環(huán) 用以強(qiáng)化管內(nèi)氣體和液體的傳熱及管 內(nèi)氣體的冷凝 當(dāng)流體流 經(jīng)橫紋管的圓環(huán)時(shí) 在管壁上形成軸向漩渦 增加了流體邊界層的擾動(dòng) 有利于 通過(guò)邊界層傳遞熱量 當(dāng)漩渦將要消失時(shí) 流體又 經(jīng)過(guò)第二個(gè)圓環(huán) 從而保證 軸向漩渦不斷生成 比光管換熱器的總傳熱系數(shù)提高 85 在相同負(fù)荷時(shí) 可節(jié) 約 40 的面積 而且基本無(wú)結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象 2 7 波紋管法 波紋管是將光管加工成波紋形狀的翅片 當(dāng)流體流經(jīng)波峰時(shí) 速率增加 靜壓 降低 而當(dāng)流體流經(jīng)波谷時(shí) 速率減小 靜壓增大 周期性的變化增加了流體的擾 動(dòng) 促使湍流產(chǎn)生 從而增大了傳熱系數(shù) 該管較普通的光管換熱器效率提高 倍 2 8 縮放管法 縮放管是由依次交替的收縮段和擴(kuò)張段組成的波形管道 在擴(kuò)張段中流體速度 降低 靜壓增加 在收縮段中流體速度增加 靜壓減小 周期性的變化產(chǎn)生劇烈的 漩渦沖刷流體邊界層 使其減薄 縮放管可強(qiáng)化管內(nèi)外單相流體的傳熱 在同等流 阻損失下 Re 1 104 1 105 范圍內(nèi) 傳熱量比光管增加 70 2 9 流體旋轉(zhuǎn)法 這種強(qiáng)化技術(shù)主要用于單相流體管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱 使管內(nèi)流體發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 流體發(fā)生旋轉(zhuǎn)可使貼近壁面的流體速度增加 同時(shí)還改變了流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu) 加 速了邊界層流體的攏動(dòng)及邊界層流體和主流流體的混合 強(qiáng)化傳熱過(guò)程 提高了傳 熱傳熱效率 2 10 添加劑法 10 在流動(dòng)液體中加入氣體或固體顆粒 在氣體中噴入液體或加入固體顆料 都可起 到強(qiáng)化單相流體強(qiáng)制換熱的作用 這些強(qiáng)化傳熱的方法統(tǒng)稱為添加劑法 在水流 中加入氮?dú)獾脑囼?yàn) 發(fā)現(xiàn)傳熱系數(shù)僅增大了 50 在油中加入聚苯乙烯小球的試 驗(yàn)也只是使換熱系數(shù)增大 40 左右 對(duì)空氣中噴入液滴時(shí)的傳熱工況進(jìn)行研究表明 如 能在換熱面上形成連續(xù)液膜 則換熱系數(shù)最多可增加 30 倍 在氣體中加入少量固 體顆?？梢詮?qiáng)化氣體側(cè)的傳熱 固體顆粒隨氣體一起流動(dòng) 可以減薄熱阻最大的邊 界層厚度 2 11 靜電場(chǎng)法 在液體中加一靜電場(chǎng)以強(qiáng)化單相流體的對(duì)流換熱量是一種有吸引力的強(qiáng)化 傳熱方法 這種方法對(duì)氣體和液體的自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流都能產(chǎn)生一定的強(qiáng)化傳熱 效應(yīng) 在靜止流體中加上足夠強(qiáng)度的靜電場(chǎng)后 會(huì)促使流體流動(dòng) 形成一股所謂 的電暈風(fēng) 它在一定條件下能強(qiáng)化單相流體的對(duì)流換熱 采用靜電場(chǎng)可使蒸發(fā)器的 傳熱系數(shù)提高一個(gè)數(shù)量級(jí) 并克服油類介質(zhì)對(duì)泡核沸騰的影響 也能使冷凝液膜產(chǎn)生 波狀失穩(wěn) 引起膜層減薄 進(jìn)而降低熱阻 使傳熱系數(shù)增加 2 倍 3 3 換熱器管外強(qiáng)化傳熱措施換熱器管外強(qiáng)化傳熱措施 3 1 凝結(jié)管旋轉(zhuǎn)法 使內(nèi)壁粗糙的管束作旋轉(zhuǎn)時(shí)凝結(jié)換熱工況 這實(shí)際上是一種合成強(qiáng)化凝結(jié)方法 可使傳熱系數(shù)比不轉(zhuǎn)動(dòng)光管時(shí)提高 3 5 倍 3 2 采用螺旋槽法 螺旋槽管法是 一種管壁上具有外凸和內(nèi)凸的異形管 管壁上的螺旋槽能在有相 變和無(wú)相變的傳熱中明顯提高管內(nèi)外的傳熱系數(shù) 起到雙邊強(qiáng)化的作用 螺旋槽管 之所以能夠強(qiáng)化傳熱 是螺旋槽使冷凝液膜產(chǎn)生附加的表面張力場(chǎng) 使平均冷凝液膜 減薄 減少了冷凝傳熱熱阻所致 研究還表明單頭螺旋槽管比多頭螺旋槽管的性能 11 好 目前 無(wú)論是從傳熱 流阻 阻垢性能 還是從無(wú)相變對(duì)流換熱和有相變凝結(jié)換 熱 對(duì)螺旋槽管的強(qiáng)化傳熱 研究從理論到實(shí)際已達(dá)到較高水平 3 3 采用高性能翅片 原來(lái)為了增加換熱面積 采用平片翅片 但效果不是最佳 現(xiàn)在采用波紋片 條形 雙向條形翅片 其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 波紋片比平片提高 20 條形片比平片提 高 65 雙向條形片比平片提高 85 所以 換熱器 冷凝器 蒸發(fā)器 管內(nèi)采用 螺旋槽 管外采用高性能的翅片進(jìn)行強(qiáng)化傳熱 其傳熱系數(shù)要比光管套波紋片提高 65 3 4 采用鋸齒形翅片和花瓣形翅片 鋸齒形翅片與螺旋槽紋管相比 翅片距更密 翅片外緣開(kāi)有鋸齒缺口 其傳熱 面積更大 由于翅片頂部呈錯(cuò)開(kāi)鋸齒狀 促進(jìn)了冷凝液體的對(duì)流換熱 是光滑管的 6 倍 花瓣形翅片是一種特殊的三維翅片結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱管 其形狀是翅片從翅頂?shù)?翅根都被割裂開(kāi) 翅片側(cè)面呈一定的弧線 從側(cè)面看 各翅片成花瓣?duì)?其肋化系 數(shù)是光滑管的 2 5 倍 增大了換熱面積 冷凝傳熱系數(shù)為普通滑管的 倍 3 5 采用 T 型 翅 片 管 T 型翅片管是由光管經(jīng)過(guò)滾軋加工成型的一種高效換熱管 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在管 外表面形成一系列螺旋環(huán)狀 T 型隧道 管外介質(zhì)受熱時(shí)在隧道中形成一系列的氣 泡核 由于在隧道腔內(nèi)處于四周受熱狀態(tài) 氣泡核迅速膨大充滿內(nèi)腔 持續(xù)受熱使 氣泡內(nèi)壓力快速增大 促使氣泡從管表面細(xì)縫中急速噴出 氣泡噴出時(shí)帶有較大的 沖刷力量 并產(chǎn)生一定的局部負(fù)壓 使周圍較低溫度液體涌入 T 型隧道 形成持 續(xù)不斷的沸騰 這種沸騰方式在單位時(shí)間內(nèi) 單位表面積上帶走的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光 管 因而 這種管型具有較高的沸騰傳熱能力 傳熱效果好 在 R113 工質(zhì)中 T 管 的沸騰給熱系數(shù)比光管高 1 6 3 3 倍 3 6 采用低螺紋翅片管 低螺紋翅片管是普通換熱管經(jīng)軋制在其外表面形成螺紋翅片的一種高效換熱管 型 這種管型的強(qiáng)化作用是在管外 對(duì)介質(zhì)的強(qiáng)化作用一方面體現(xiàn)在螺紋翅片增加 了換熱面積 另一方面是由于殼程介質(zhì)流經(jīng)螺紋管表面時(shí) 表面螺紋翅片對(duì)層流邊 12 層產(chǎn)生分割作用 減薄了邊界層的厚度 而且表面形成的湍流也較光管強(qiáng) 進(jìn)一步 減薄邊界層厚度 綜合作用的結(jié)果 使該管型具有較高的換熱能力 當(dāng)這種管型用 于蒸發(fā)時(shí) 可以增加單位表面上氣泡形成的數(shù)量 提高沸騰傳熱能力 當(dāng)用于冷凝 時(shí) 螺紋翅片十分有利于管下端冷凝液的滴落 使液膜減薄 熱阻減少 提高冷凝 傳熱效率 3 7 采用空心環(huán)支撐菱形翅片管 空心環(huán)支撐菱形翅片管換熱器是以菱形翅片管為傳熱元件 折流板采用空心環(huán) 式支撐結(jié)構(gòu)形成的一種新型高效換熱器 該換熱器的菱形翅片管為帶有周向非連續(xù) 三維翅片的高效傳熱管 其傳熱強(qiáng)化性能優(yōu)于帶周向連續(xù)翅片的螺紋翅片管 當(dāng)用 于冷凝強(qiáng)化傳熱時(shí) 由于其三維翅片的特殊結(jié)構(gòu)造成翅片表面液膜的表面張力分布 不均 根部大 頂部小 液膜被拉向根部 使三維翅片表面的液膜厚度大幅度的 減薄 熱阻減小 使汽態(tài)介質(zhì)和管外壁的換熱能力增強(qiáng) 從而提高換熱效果 當(dāng)用 于對(duì)流傳熱強(qiáng)化時(shí) 由于其翅片的非連續(xù)性 可對(duì)流體傳熱邊界層產(chǎn)生周期性的破 壞 使翅片表面?zhèn)鳠徇吔鐚雍穸扔行p薄 降低邊界滯留底層的傳熱阻力 提高換 熱效果 在低流阻條件下獲得高的傳熱性能 較光滑管比 其表面膜傳熱系數(shù)或 對(duì)流膜傳熱系數(shù)提高 1 3 倍 3 8 采用三維管內(nèi) 外肋法 三維內(nèi)肋管是一種新型的強(qiáng)化換熱管件 通過(guò)專用的工具 經(jīng)過(guò)一定的方法對(duì)普 通圓管內(nèi)壁加工而成的高效強(qiáng)化傳熱元件 流體在管內(nèi)受到三維肋的作用而使其熱 邊