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考虑室外温度影响的空调用热管换热器的优化设计

陈洁  
【摘要】: 随着我国国民经济的快速发展,人民的生活水平得到了很大的提高,但当前国民经济还面临着节约能源和保护环境两大挑战,充分合理的利用资源是可持续发展的关键。热管作为一种新型的传热元件,由于是以内部工质相变和连续工质循环实现热量传递的,因此具有较高的传热效率,在节能方面发挥着重要的作用。以热管作为传热元件的热管换热器具有传热效率高、压力损失小、工作可靠、结构紧凑等优点,这些独特的优点是它在解决能源问题,如:热能利用、节约能源、降低成本等方面,特别是在余热利用方面发挥了越来越重要的作用。 由于热管换热器形式多样,结构复杂,因而如何选择其形式是工程应用中的一个重要环节。本课题就是要针对这一问题,对用于回收空调排风冷(热)量的热管换热器的整体优化设计进行研究,提出了对其整体优化的设计万法。文中主要阐述了如何分析热管换热器实际的物理过程,如何确定优化对象的设计变量,建立了寿命期总经济效益最大为目标的目标函数,确立了由实际过程及技术参数所构成的约束条件,从而建立了热管换热器优化设计的最优化模型,并调用MATLAB优化工具箱并结合穷举择优法对新风出口温度t”_(c(h))、热管换热器的热管外径d_0、热管蒸发段长度l_h、热管管束的横向间距s_t、纵向间距s_l、翅片高度l_f、翅片间距s_f、翅片厚度δ_f及迎面风速w_n进行优化,在满足给定的设计依据与条件下,使寿命期总经济效益最大,即使目标函数的值最大。 本论文利用了标准气象年数据,研究了不同温度频率分布下热管换热器的最优结构,通过经济性分析,得出了整个供暖(冷)季的最优结构和最佳经济性能的热管换热器。本课题所做的工作揭示了室外温度对空调用热管换热器结构参数的影响规律,改进了空调用热管换热器的优化设计,提高了其经济性,为低温热管换热器在空调系统能量回收中的推广应用奠定了基础。


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