制冷用水平管降膜蒸发器换热特性数值模拟

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1、低温与超导第42卷第10期制冷技术ＲefrigerationCryo．＆Supercond．Vol．42No．10制冷用水平管降膜蒸发器换热特性数值模拟杨培志1，张营1，李晓2(1．中南大学能源科学与工程学院，长沙410083;2．湖南凌天科技有限公司，湘潭411201)摘要:水平管降膜蒸发器相比满液式具有换热效率高、制冷剂充注量少等优点。文中采用分布参数法建立水平管降膜蒸发换热模型，应用MATLAB软件，对换热管在理想条件下的换热特性进行了数值模拟。研究了光管及Turbo－BII管在管外无干斑发生换热条件下，管外降膜蒸发换热系数、管内对流换热系数、总

2、换热系数、热流密度、降膜蒸发因子、以及换热管单元换热量沿管长方向分布规律，并根据计算结果分析了管间距对换热的影响。该研究为应用于制冷空调领域水平管降膜蒸发器的设计提供理论指导，促进其在制冷空调领域的推广应用。关键词:降膜蒸发;数值模拟;分布参数法;换热特性NumericalsimulationoftheheattransferperformanceofhorizontalfallingfilmevaporatorinthelargerefrigerationsystemsYangPeizhi1，ZhangYing1，LiXiao2(1．SchoolofEn

3、ergyScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China;2．HunanLINTENScienceandTechnologyLimitedCompany，Xiangtan411201，China)Abstract:Comparedtofloodedrefrigerantevaporator，fallingfilmevaporatorpresentsseveraladvantagessuchashighheattransferefficiency，smallamountofre

4、frigerant，soon．Inthispaper，atheoreticalthermodynamicmodelwithdistributedparame-terswasdevelopedforsimulatingthefallingfilmheattransferperformance，andinthismodeltheeffectoffilmbreakdown(ordrypatch)wasnotconsidered．Inthissimulation，twotypesoftubeswereappliedincludingaplaintubeandaTu

5、rbo－BIItube，andthedistributionrulealongtheinnerfluidflowdirectionofexternalheattransfercoefficient，internalheattransfercoefficient，totalheattransfercoefficient，heatflux，fallingfilmfactor，amountofunitheatexchangewasobtained．Andtheeffectoftubepitchwasalsoanalyzed．Thisstudywillbeacon

6、tributionforthedesignofhorizontalfallingfilmevaporatorsandpromotetheirap-plicationinthefieldofrefrigerationandairconditioning．Keywords:Fallingfilmevaporator，Numericalsimulation，Distributedparametermethod，Heattransferperformance1引言水平管降膜蒸发器是一种新型高效换热设备，广泛应用于石油、化工、海水淡化等领域，近年来逐渐推广到制冷空调

7、领域。目前，大型空调冷水机组大多采用满液式蒸发器，相比之下降膜蒸发器具有很多优点，不仅其换热效率高于满液式，而且制冷剂充注量少、传热温差小、回油方便、整体结构紧凑。在大型冷水机组中使用水平管降膜蒸发器取代满液式蒸发器不仅可以节能，而且可以改善整个机组运行特性。降膜蒸发换热效率高，但影响其换热效率的因素多、传热机理复杂［1－2］，国内外已用不少学者进行相关研究。国外研究主要以实验为主，文献［3－5］通过一系列针对光管和3种强化管的管束降膜蒸发换热实验，提出了对降膜蒸发换热过程进行预测的方法，尤其针对液膜破裂及降膜换热系数方面。国内方面，文献［6－8］采用F

8、luent软件，分别对喷淋密度、内部管排布置等因素对内部液膜流态的