AMESim软件在空调换热器优化中的应用Word文档格式.docx
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这一结论为空调换热器的设计提供了参考。
关键词:
制冷仿真;
管翅式换热器;
优化
1.壳体概况
本文用于研究的风管机的长度是1300mm,宽度是474mm,高度是220mm,出风方式为吹风式,额定制冷量为7.5kW。
外观三视图如图1所示。
图1风管机外观三视图
2.换热器设计
本次研究根据壳体内部可利用空间的情况,设计了5mm、7mm、8mm和9mm四种管径的换热器,采用不同的换热管排数或者翅片片距,总共设计了十种换热器,每一种换热器的规格参数如表所示。
3.
模型搭建
3.1.材料定义
管翅式换热器的换热管为铜材,翅片为铝材,因此换热器的换热系统中参与热交换的物质有四种,铜、铝、冷媒以及湿空气,因此模型需要定义的材料有铜、铝、冷媒以及湿空气。
铜和铝的材料元件从热库中调取,冷媒材料远近从两相库中调取,湿空气在湿空气元件中可以定义因此不需要单独定义。
图2中从左到右依次为铜、铝、冷媒的图标。
图2铜、铝和冷媒的材料图标
3.2.换热器管侧建模
建立铜管和翅片这个物理模型的换热模型需要用到三个元件,管道元件、热容元件和翅片元件。
管道元件、翅片元件从两相库中调取,热容元件从热库中调取。
图3中从左到右依次为管道元件、热容元件和翅片元件的图标。
3.3.
换热器空气侧建模
空气侧建模需要一个空气源元件和两个单位转换元件,由于空气源元件的输出单位是kg/s,而翅片元件能接收的单位是kg/s/m**2,因此来自湿空气元件的风量数据需要转换一下单位才能被翅片元件使用。
湿空气元件以及单位转换元件的图标如图4所示。
3.4.换热器分液毛细管建模
毛细管建模使用了两相库中的毛细管元件,图标如图5所示。
3.5.边界条件建模
以计算蒸发换热量的模型的边界条件为例,一共需要设置三个条件,冷媒流量、冷媒压力和冷媒干度。
所使用的元件为通用热力学状态变压器元件、调制质量及焓流速元件和恒定压力及比焓元件,图6中从左到右依次是通用热力学状态变压器元件、调制质量及焓流速元件和恒定压力及比焓元件。
3.6.换热系统模型
以HRQ5的模型为例,HRQ5共有3排,每排有12根管,最终建好的换热仿真模型如图7所示。
图7HRQ5模型示例
4.仿真结果及其分析
4.1.额定工况仿真
根据工程经验,额定制冷量为7.5kW的风管机在制冷工况下,冷媒流量为0.0485kg/h,蒸发入口压力为9.94bar,入口干度为0.3,蒸发出口压力为9.14bar。
在额定工况下各个换热器的制冷量如图8所示,制热量如图9所示。
图8各换热器制冷量
由图8可知,φ5换热器的制冷量比较低,其次是φ9换热器,制冷量最高的是2排φ8片距为1.6mm的换热器。
图9各换热器制热量
由图9可知,排数对制热量的影响比较大,2排的换热器的制热量均小于3排及4排的换热器,制热量最高的是3排φ5片距为1.3mm的换热器。
4.2.变风量仿真
图10额定冷媒流量下不同空气流速对应的制冷量
图11额定冷媒流量下不同空气流速对应的制热量
由图10和图11可知,当冷媒流量不变时,随着空气流速的增加,所有换热器的换热量会逐步增加,当空气流速达到一定值时,随着空气流速的增加,所有换热器的换热量将趋于稳定,但不同换热器的换热量稳定在不一样的值。
制冷量能达到最高的是3排φ7片距为1.4mm的换热器,制热量能达到最高的是4排φ5片距为1.3mm的换热器。
4.3.变冷媒流量仿真
图12额定空气流速下不同冷媒流量对应的制冷量
图13额定空气流速下不同冷媒流量对应的制热量
由图12及图13可知,当空气流速不变时,随着冷媒流量的增加,换热量先是增加,当冷媒流量达到一定值时,蒸发换热器量开始下降,但冷凝换热量依然持续增加。
5.结论
最终发现不管是哪种规格的换热器,当冷媒流速不变时,随着空气流速的增加,所有换热器的换热量会逐步增加,当空气流速达到一定值时,随着空气流速的增加,所有换热器的换热量将趋于稳定,但不同换热器的换热量稳定在不一样的值。
当空气流速不变时,随着冷媒流速的增加,换热量先是增加,当冷媒流量达到一定值时,蒸发换热器量开始下降,但冷凝换热量依然持续增加。
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- AMESim 软件 空调 换热器 优化 中的 应用