[毕业论文]水平管式降膜蒸发器性能仿真及优化分析.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
水平管式降膜蒸发器性能仿真及优化分析
姓名:翟玉燕
申请学位级别:硕士
专业:供热、供燃气、通风及空调工程
指导教师:连之伟;黄兴华
20090201
上海交通大学硕士学位论文摘要
水平管式降膜蒸发器性能仿真及优化分析

摘要
在制冷空调领域相对于满液式蒸发器,水平管外降膜蒸发器具有换
热性能好,制冷剂充注量少等优点,但其应用却并不十分广泛。此情况
部分是由于位于顶部的制冷剂液体分配器的设计较复杂。更主要的原因
在于,在制冷空调行业具有几十年历史的满液式蒸发器,由于经验丰富
允许其得以不断优化;而对水平管式降膜蒸发器传热表面、管束布置、
运行工况等方面的研究却很少,很难对其进行优化。因此通过对水平管
式降膜蒸发器性能的优化分析,为其设计和运行提供理论指导就显得尤
为重要。
在查阅大量的关于水平管式降膜蒸发传热性能实验研究和仿真计算
研究资料的基础上,本文建立了水平管式降膜蒸发器蒸发传热的分布参
数模型,考虑了蒸发器性能沿管内流体流动方向、管排垂直方向及管排
水平方向的变化,以及换热管发生干斑现象时对降膜蒸发的影响。在此
模型中采用了 Roques 通过一系列实验和分析得到的水平管外降膜蒸发传
热系数计算公式。
利用所建模型分别对两台水平布置和竖直布置样机进行了仿真计
算,计算的蒸发器总制冷量和管侧压降与试验结果吻合良好。考察了换
热管种类、管束布置(包括管子排列方式、管子具体位置和降膜区垂直
管间距)、制冷剂液膜质量流量、管程布置以及满液位置等对降膜蒸发器
性能的影响。最后根据分析结果提出了一些可以优化此类蒸发器性能的
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上海交通大学硕士学位论文摘要
措施。
本文还根据所提出的蒸发器性能优化措施以及管壳式换热器设计标
准和手册中的相关资料,开发了可用于水平管式降膜蒸发器设计的初步
软件,另外把性能仿真部分也编入软件中。通过软件设计结果与已经过
试验测试的竖直布置样机之间的对比,说明了程序具有实用性和一定的
优化功能。从而也验证了通过性能优化分析所总结的,水平管式降膜蒸
发器性能优化措施的实用性,为其设计提供了理论依据。

关键词:水平管,降膜蒸发器,仿真,干斑,降膜换热因子















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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRCT
PERFORMANCE SIMULATION AND OPTIMIZATION ANALYSIS
OF FALLING-FILM EVAPORATOR WITH HORIZONTAL TUBE
BUNDLE

ABSTRACT
In air-conditioning and refrigeration applications, the falling-film
evaporator possesses the following clear advantages over flooded evaporator:
high heat transfer coefficient and low refrigerant charge, however, this kind of
evaporator is not widely used. In part, reticence to adopt falling-film
technology in these systems is due to difficulties in liquid distribution design.
Furthermore, decades of experience with flooded evaporators in this industry
has allowed for their heuristic optimization, but heat transfer surface, bundle
geometry, and operating strategies have not been so refined for falling-film
evaporators. Therefore it will be very important e up with some theory
to conduct the designing and operating of falling-film evaporator by
analyzing its performance optimizingly.