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《天津大学》 2004年
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绝热毛细管制冷剂流动特性及与系统匹配研究

周国兵  
【摘要】:本文对小型空调中常用的节流部件—绝热毛细管内的制冷剂流动特性以及与系统的匹配进行了数学模拟和实验研究,主要研究内容和结果包括: 1.绝热直毛细管中的制冷剂流动特性数值模拟。建立了包含过冷液区、亚稳液区、亚稳两相区和平衡两相区的四区均相模型,比较了不同摩擦系数和各种粘度关系式组合、亚稳两相区过热液体的粘度对数学模型预测精度的影响; 模型中将Carl的计算关系式重新拟合后引入制冷剂热物理性质的计算。与大量前人的实验数据作比较,结果表明建立的数学模型具有良好的预测精度。利用开发的数学模型,比较了R22及其替代工质R290在绝热毛细管中流动特性的差异性。敏感性分析表明R290毛细管流量受几何和工况参数的影响弱于R22。 2.螺旋毛细管中的制冷剂流量特性模拟。对文献中的螺旋管摩擦系数用于毛细管的适用性进行了检验,结果表明,已有的MoriNakayama或Ito摩擦系数方程对小粗糙度螺旋毛细管是适合的,对大粗糙度毛细管偏差较大。提出了利用Churchill方程拟合成Blasius型摩擦系数方程并将其参数应用于MN型螺旋管摩擦系数关系式的新方法,模拟结果与大量的实验数据比较证明效果良好。 3.绝热毛细管制冷剂流动特性的实验研究。设计并建立了单流通过型毛细管特性实验装置,对R22在直、螺旋及并联绝热毛细管内的流动特性进行了实验研究。结果表明随着盘曲直径减小,螺旋毛细管流量逐渐减小。螺旋毛细管中的流量迟滞特性比直毛细管更突出,数据更分散。过冷度上升路径下,数据点趋于一致; 过冷度下降路径下,质流量数据分布很分散。随盘曲直径增大,螺旋毛细管中的流量迟滞特性呈现减弱的趋势。从一个过冷度工况向另一个过冷度工况转变的过程中存在螺旋管毛细管入口处压力的波动,并对此现象作了简要分析。各种尺寸毛细管的并联流量与同工况下各毛细管单独流量之和相差无几,并联毛细管中也存在着流量迟滞现象,但入口处压力的波动要弱于单根毛细管。 4.绝热毛细管与系统匹配的整机仿真与实验研究。开发了在空调器其它部件已定条件下匹配毛细管和充注量的系统仿真程序,并作敏感性分析。整机实验结果表明系统流量趋势上体现出随盘曲直径的增大而增大。采用R290的系统质量流量比R22小一半多,耗能和制冷量也略小,而EER大于R22。变工况性能实验表明,采用R290后的系统性能受工况变化的影响要弱于R22。毛细管选用不同的管径都可以达到设计要求,除了跳空压差大的毛细管的振动要大些外,没有发现跳空压差对系统制冷性能的其它影响。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB64

【引证文献】
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【同被引文献】
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9 本报记者 李霞;焊管市场价格稳中上涨[N];现代物流报;2007年
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