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绝热毛细管两相流特性与实验研究

曹勇  
【摘要】:毛细管是广泛运用于小型制冷设备中的节流元件,毛细管的良好匹配对整个 制冷系统的性能有着重要影响,特别是在当今制冷行业面临的工质替代和产品更 新问题上,对毛细管内制冷剂两相流特性的研究越来越需要,这对新工质制冷系 统的匹配有着重要意义。 目前,对毛细管内制冷剂两相流特性的研究主要基于两相流的均相流模型, 并且大多忽略了亚稳态现象的影响,因此对毛细管所作模拟也存在较大的误差, 鉴于此,本文以绝热毛细管为对象,主要做了以下工作: 1. 分析了绝热毛细管内制冷剂的两相流动过程,把制冷剂流动过程中实际 存在的亚稳态现象作为研究重点,运用有着良好发展前景的两相流飘移模型建立 了能真实反映绝热毛细管内制冷剂流动状况的数学模型。 2. 运用建立的数学模型,通过对制冷剂热力性质、热力状态参数和热力过 程的计算,实现了绝热毛细管数值计算。其难点主要在实际气化点的确定以及亚 稳态段的计算。采用编程语言Visual C++6.0开发了的绝热毛细管的数值模拟 程序。运用该程序对两相漂移流动模型中的主要特性参数空隙率、干度和相对漂 移流速进行了详细计算分析,同时对影响毛细管长度匹配的毛细管的内径,制冷 剂的质量流速,毛细管入口制冷剂温度、制冷剂的压力及出口压力以及直接影响 制冷系统制冷量的参数制冷剂出口干度等参数进行了计算分析。 3. 搭建了绝热毛细管两相流特性研究实验装置,经实验获得大量各种工况 下的实验数据,从三个方面验证了所建绝热毛细管数学模型的可靠性,包括实验 数据与数值计算结果的对比验证,文献数据与数值计算结果的对比验证以及采用 不同模型数值计算结果比较验证。所开发的数值模拟程序能够满足工程要求,可 以辅助实验进行新工质制冷系统的性能匹配和新产品的开发。实验过程中还开发 了基于LabVIEw的数据采集软件,使数字巡检仪能和计算机之间通过串口实时 通讯,提高数据采集的效率和可靠性。


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