换热器分液均匀的优化设计方法技术

本发明专利技术的换热器分液均匀的优化设计方法，其通过使用FLUENT软件模拟换热器内部的空气流动情况及各换热管的冷媒换热情况，得出各换热管的冷媒换热情况，据此得出各换热管的冷媒换热压降；根据各换热管的冷媒换热压降，假设在冷媒被合理利用的情况下，反推出各分液毛细管需要对冷媒造成的阻力压降，最后得出各分液毛细管所需的尺寸，所得结果准确。本方法具有以下优点：（1）通过建造虚拟模型来模拟换热器工作时的状况，计算周期短，节省人力物力；（2）通过电脑运行即可得出结果，操作简便，且修改模型方便，可适应复杂的模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空调零部件的设计方法领域，特别涉及一种换热器分液均匀的优化设 计方法。
技术介绍
换热器是空调系统的一种重要部件，通过将冷媒输送到换热器内的不同换热管来 进行热交换。而在实际使用过程中由于存在风场不均、高度差等因素的影响，换热器内不同 换热管所对应的区域会出现换热量不同的情况，因此需要调整输送到各个换热管的冷媒量 来适应各个换热管的换热量，从而提高冷媒的使用率。为了达到合理分液，人们通常采用分 液装置使冷媒以不同流量分流进换热器内的不同换热管进行换热。 现有技术中，分液装置中实现分液功能的主要零件为分液毛细管，分液装置连接 多根分液毛细管，多根分液毛细管再分别连接多条换热管，通过控制分液毛细管的长度和 孔径来控制流进各换热管的冷媒量。当分液毛细管孔径一定时，其长度越长，分液毛细管对 冷媒的阻力也越大，其流量也相应减少。于是分液装置的研究重点就落到了毛细管长度的 配比上，合理的配比能充分利用冷媒，从而提高空调换热效率。 现有技术中，人们得出分液毛细管的较佳长度配比的手段是在实验室内设计出空 调整机的模型，然后对模型进行实体实验，然后检测换热管出口的冷媒的温度，如过热则说 明该路冷媒不足，然后修改分液毛细管的尺寸后再实验，通过反复进行上述工作，最终得出 一个较理想的分液毛细管配比。这样的分液毛细管设计方法存在以下缺点：（1)需要制造 实体模型并不断修改分液毛细管的尺寸，耗费较多的人力物力，损耗大；2)实验时间较长 且方法复杂，当换热器换热管较多时，所需的工作量将是巨大的且繁琐的，传统的方法难以 实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种，其可快速并准确地 得出分液毛细管尺寸的相互关系。 为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的： 1、一种，其包括以下步骤： A、采用FLUENT软件建立换热器模型，其中换热器模型内设置多条换热分路，每 条换热分路包括换热管以及与换热管相连的分液毛细管，运行FLUENT软件对该换热器模 型进行风场模拟，模拟出其换热表面的风速分布情况，据此得出各换热管的空气侧理论风 速； B、使用步骤A得出的各换热管的空气侧理论风速来计算出各换热管的空气侧对 流换热系数； C、使用步骤B得出的各换热管的空气侧对流换热系数计算出各换热管所对应的 壁面热流密度和冷媒进口流速； D、使用FLURNT软件建立换热管模型，使用换热管模型来进行每条换热管在步骤C 所得的该换热管所对应的壁面热流密度和冷媒进口流速的情况下的换热模拟，从而得出该 换热管的冷媒换热压降； E、把冷媒进入分液毛细管前的压力与流出换热管后的压力间的差值记为换热分 路的工作压降，根据步骤D所得的各换热管的冷媒换热压降和各换热分路由于所处环境对 冷媒造成的环境压降，计算出：为了使各换热分路的工作压降一致，各分液毛细管所需要对 冷媒造成的阻力压降的相互关系； F、根据步骤E得出的各分液毛细管所需要对冷媒造成的阻力压降的相互关系，计 算得出各分液毛细管所需的尺寸的相互关系。 本专利技术的，其通过使用FLUENT软件模拟换热器 内部的空气流动情况及各换热管的冷媒换热情况，得出各换热管的冷媒换热情况，据此得 出各换热管的冷媒换热压降；根据各换热管的冷媒换热压降，假设在冷媒被合理利用的情 况下，反推出各分液毛细管需要对冷媒造成的阻力压降，最后得出各分液毛细管所需的尺 寸，所得结果准确。本方法具有以下优点：（1)通过建造虚拟模型来模拟换热器工作时的状 况，计算周期短，节省人力物力，且节能环保；（2)通过电脑运行即可得出结果，操作简便， 且修改模型方便，可适应复杂的模型。【附图说明】 图1为本专利技术的的主要步骤。 图2为换热器的二维模型简图。 图3为气流的流动状况图。 图4为风速分布图。 图5为各换热管的壁面热流密度。 图6为各换热管的冷媒进口流速。 图7为各换热管的冷媒换热压降。 图8为设定第一条分液毛细管的阻力压降为0时，其他分液毛细管所对应的阻力 压降。 图9为设定第一条分液毛细管的长度为0时，其他分液毛细管的长度。 附图标记包括： 1--换热器、2--换热管、3--分液毛细管、4--冷媒流动方向； 21一一第一条换热管、22-一第二条换热管、23-一第三条换热管、24-一第四条 换热管、25-一第五条换热管、26-一第六条换热管、27-一第七条换热管、28-一第八条 换热管；31 -一第一条分液毛细管、32-一第二条分液毛细管、33-一第三条分液毛细管、 34一一第四条分液毛细管、35-一第五条分液毛细管、36-一第六条分液毛细管、37-一第 七条分液毛细管、38-一第八条分液毛细管。【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本主要通过计算出各条分液毛细管3需要对冷 媒造成多少阻力压降才能达到合理分液的思路来计算出各条分液毛细管3所需符合的尺 寸关系，其方法如下： 步骤A :对换热器1建模并模拟其内部空气流动情况，得出各换热管21~28的空 气侧理论风速 本实施例中换热器1的模型简图如图2所示，换热器1内设有八条换热分路，每条 换热分路包括换热管21~28和与各换热管21~28连接的分液毛细管31~38。如2图 所示，换热器内从上而下依次设有第一条换热管21和第一条分液毛细管31、第二条换热管 22和第二条分液毛细管32、第三条换热管23和第三条分液毛细管33、第四条换热管24和 第四条分液毛细管34、第五条换热管25和第五条分液毛细管35、第六条换热管26和第六 条分液毛细管36、第七条换热管27和第七条分液毛细管37、第八条换热管28和第八条分 液毛细管38。 在FLUENT软件里进行风场模拟的模型如图3所示，该图3与图2均表示该换热器 1内的换热管21~28的分布，实际情况中，换热管21~28是如图3中从左上往右下分布， 该斜式分布更有利于换热。由于该换热器3为侧进风，顶出风模式，其平行于换热管2的轴 向方向可视为无限长。为了缩短运算时间，如图3所示，取穿过换热管2且垂直于换热管2 轴向方向的剖面图建立二维模型，用以模拟出空气流动情况。实际情况中，穿过换热管2且 垂直于换热管2轴向方向上的各个剖面的气流状况接近，所以取用该二维模型合理。虽然 二维模型与三维模型存在误差，但这误差在能接受的范围之内。换热部分的模型采用多孔 介质模型。图3中箭头所指方向为气体流动方向，可见越靠近换热器1上方，空气流速越大， 对应的换热量也越大。 在进行风场模拟前，需要计算出该换热器1的一次阻力系数的倒数C2及二次阻力 系数α，用以作为变量输入到FLUENT软件中。该两个变量可通过以下公式得到。 其中：ε为孔隙率，属于换热器1的固有参数；dp为孔隙尺度。 使用FLUENT软件对该换热器1进行风场模拟，采用层流模型，动量方程采用QUICK 算法，耦合求解采用sniPLE算法，得出风速分布图如图4所示。 将风速分布图按照各换热管21~28的空间布局对应地划分为多个区间，取每条 换热管21~28所对应的区间内的风速平均值作为该换热管21~28的空气侧理论风速。 具体地，在本实施例中，如图4所示，风速分布图中O-IOOmm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器分液均匀的优化设计方法，其包括以下步骤：A、采用FLUENT软件建立换热器模型，其中换热器模型内设置多条换热分路，每条换热分路包括换热管以及与换热管相连的分液毛细管，运行FLUENT软件对该换热器模型进行风场模拟，模拟出其换热表面的风速分布情况，据此得出各换热管的空气侧理论风速；其特征在于，还包括以下步骤：B、使用步骤A得出的各换热管的空气侧理论风速来计算出各换热管的空气侧对流换热系数；C、使用步骤B得出的各换热管的空气侧对流换热系数计算出各换热管所对应的壁面热流密度和冷媒进口流速；D、使用FLURNT软件建立换热管模型，使用换热管模型来进行每条换热管在步骤C所得的该换热管所对应的壁面热流密度和冷媒进口流速的情况下的换热模拟，从而得出该换热管的冷媒换热压降；E、把冷媒进入分液毛细管前的压力与流出换热管后的压力间的差值记为换热分路的工作压降，根据步骤D所得的各换热管的冷媒换热压降和各换热分路由于所处环境对冷媒造成的环境压降，计算出：为了使各换热分路的工作压降一致，各分液毛细管所需要对冷媒造成的阻力压降的相互关系；F、根据步骤E得出的各分液毛细管所需要对冷媒造成的阻力压降的相互关系，计算得出各分液毛细管所需的尺寸的相互关系。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡湛文，彭景华，严俊杰，
申请(专利权)人：广东西屋康达空调有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44