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微通道换热器的设计与实验研究

专 业: 供热、供燃气、通风与空调工程
关键词: 微通道 换热系数 摩擦系数 换热器 单相实验系统 两相实验系统
分类号: TK172
形 态: 共 60 页 约 39,300 个字 约 1.88 M内容
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内容摘要


微小型化是当代科技发展的重要方向之一。

近些年来微小通道紧凑式换热器在汽车、宇航、电子和制冷等行业内的应用越来越广,但是对于微小型通道内的流动传热机理等问题仍然还存在着很多争论,这方面的基础研究仍然处于初步阶段。

本文首先分别从单相和两相的角度总结了近年来学者对微通道内的流动和传热的研究成果,适当分析了微通道与大通道、微小通道内流动传热机理的差异。

其次,为了设计出比较适合的微通道换热器,本文应用Fluent软件对通道结构进行了流动特性的定性分析;同时,从能力守恒的角度建立了微通道的数学模型,并用Fortran语言编写程序对制冷剂在不同截面 , , 和 尺寸和流量700kg/m2s,867 kg/m2s和1033 kg/m2s情况下流动和传热特性进行仿真。

根据理论设计的指导,作者设计出了实验所测试的微通道换热器;同时,利用现有的机械加工手段完成了对该微通道换热器的加工,微槽道是采用线切割的方法加工,其它部件直接由普通机床所完成。

为了能够获得更加可靠的数据,作者设计了两套实验方案对微通道换热器进行研究,一是单相实验系统(实验工质是水),二是两相实验系统(实验工质是R134a)。

单相水系统实验系统是一个开放的系统,由气压驱动部分、部件测试部分、加热部分、流量测量部分和数据采集与存贮部分,这种结构的特点是构造简单、流量易控制和成本较低;两相制冷剂系统是一个闭式系统,主要由小型制冷系统、测试旁路系统、加热系统和数据采集与存贮系统。

由于时间原因,本文所完成的实验仅是单相水系统实验,所测试的微通道截面尺寸为200x100μm,有效长度长度为70mm。

流动传热实验的工况范围是:

质量流量G,450~750kg/m2s;加热直流电压U,6~16V。

实验研究的结果表明:

微通道内传热与流动特性跟常规理论存在着明显的差异,作者分析主要原因可能是由通道尺寸的减小,引起了流体的Kn数与常规尺度通道的不同,从而使得通道表面的粗糙度、(L/Dh)、流体的物性等因素对流体流动和传热的影响更加显著..……

全文目录


文摘
英文文摘
符号表
第一章 绪 论
第二章 微通道换热器的设计与建模
第三章 微通道换热器流动换热实验研究
第四章 实验结果与分析
第五章 总结与展望
参考文献

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中图分类: > TK172 > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 换热设备

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