本发明专利技术公开了一种结霜工况下翅片管蒸发器的性能计算方法，包括如下步骤：确定蒸发器的运行工况；设定蒸发器的除霜周期t、计算时间间隔△t和初始霜层厚度；根据用户的设定进行蒸发器计算区域的划分；计算初始化；单个计算区域i的控制方程的求解；判断是否结霜并分别计算霜层表面温度；更新计算区域的计算参数；更新所有计算区域的霜层厚度和霜层密度；判断是否计算结束。由于本发明专利技术采用将蒸发器按照一定的管长划分计算区域，并对每个计算区域进行控制方程的求解，使用计算机高速计算功能，使得对蒸发器在设定工况条件下，性能预测效率高、准确度高。本发明专利技术利用计算机高效的计算速度，可大大减少蒸发器的实验次数、缩短产品开发周期。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术 涉及一种冷却系统中蒸发器的设计技术，特别是。
技术介绍
结霜是制冷工程及冷冻冷藏领域中最常见的现象之一。各种大中型冷库、小型的制冷装置(如速冻机、电冰箱、冷柜等)、船舶制冷装置，以及船舶冷藏运输集装箱都无一例外地存在制冷蒸发器的盘管结霜问题。霜的形成会使空气流通通道变窄、风量减少、空气的压力损失变大，最终会完全堵塞蒸发器，严重阻碍空气与冷媒之间的换热，减少换热量；而且霜层自身的导热系数小，增大了空气侧的传热热阻，会影响热传导，最终降低蒸发器的整体传热系数。蒸发器的性能预测包括蒸发器的制冷量以及霜层生长情况的预测，目前对蒸发器的性能预测通常采用无结霜工况热量测试方法，再根据设计人员的经验并结合蒸发器的运行工况对测试结果进行一定的修正。但是结霜工况对蒸发器的性能影响比较大，热量测试的方法也比较复杂。目前，在设计开发阶段，翅片管式蒸发器在结霜工况下的性能预测大多是参考以前的实验结果以及采用人为估计的方法，导致效率低，准确度不高，同时也使设计出来的蒸发器性能与所需要达到的性能差距较大，造成原材料的浪费比较严重。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足和缺陷，本专利技术要提出一种能够准确、高效地预测蒸发器在结霜工况下的制冷量以及霜层随运行时间的生长状况的翅片管蒸发器的性能计算方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，包括如下步骤A、确定蒸发器的运行工况根据标准湿空气物性资料编制湿空气物性计算类，所述的湿空气物性包括含湿量、焓、密度、比容、导热系数和露点温度；根据冷媒物性资料编制冷媒物性计算类，所述的冷媒物性包括温度、压力、干度、密度、焓、熵、导热系数、比容和汽化潜热；根据用户输入的蒸发器湿空气入口参数和蒸发温度，调用湿空气物性计算类和冷媒物性计算类计算蒸发器的运行工况，所述的蒸发器湿空气入口参数包括温度和相对湿度；所述的运行工况包括由冷媒蒸发温度计算的饱和压力、焓、冷媒的汽化潜热；B、设定蒸发器的除霜周期t、计算时间间隔Λ t和初始霜层厚度，霜层厚度的默认值为零；C、设定蒸发器的结构参数和换热管连接关系根据用户的输入设定蒸发器结构参数，所述的结构参数包括管径、管间距、翅片形状、翅片间距，并根据所述结构参数计算蒸发器的换热面积；D、根据用户的设定进行蒸发器计算区域的划分；E、计算初始化根据步骤D划分的计算区域和步骤A计算的蒸发器的运行工况，设置蒸发器每个计算区域的初值，所述的每个计算区域的初值包括湿空气的入口温度、含湿量，冷媒的入口焓值、压力；每个计算区域的含湿量通过假定每个计算区域冷媒的焓差和空气的温度差推定湿空气含湿量的变化量；F、根据用户设定的风机静压特性曲线和蒸发器的静压损失确定蒸发器的风量；根据蒸发器霜层厚度求出空气流经蒸发器的静压损失，用所述的静压损失和风机的静压特性曲线联合求解蒸发器运行时的风量；所述的风机静压特性曲线由风机生产厂家提供或者通过实验室测得；静压损失的计算公式如下权利要求1.，其特征在于包括如下步骤 A、确定蒸发器的运行工况根据标准湿空气物性资料编制湿空气物性计算类，所述的湿空气物性包括含湿量、焓、密度、比容、导热系数和露点温度；根据冷媒物性资料编制冷媒物性计算类，所述的冷媒物性包括温度、压力、干度、密度、焓、熵、导热系数、比容和汽化潜热；根据用户输入的蒸发器湿空气入口参数和蒸发温度，调用湿空气物性计算类和冷媒物性计算类计算蒸发器的运行工况，所述的蒸发器湿空气入口参数包括温度和相对湿度；所述的运行工况包括 由冷媒蒸发温度计算的饱和压力、焓、冷媒的汽化潜热； B、设定蒸发器的除霜周期t、计算时间间隔Λt和初始霜层厚度，霜层厚度的默认值为零； C、设定蒸发器的结构参数和换热管连接关系根据用户的输入设定蒸发器结构参数，所述的结构参数包括管径、管间距、翅片形状、翅片间距，并根据所述结构参数计算蒸发器的换热面积； D、根据用户的设定进行蒸发器计算区域的划分； E、计算初始化根据步骤D划分的计算区域和步骤A计算的蒸发器的运行工况，设置蒸发器每个计算区域的初值，所述的每个计算区域的初值包括湿空气的入口温度、含湿量，冷媒的入口焓值、压力；每个计算区域的含湿量通过假定每个计算区域冷媒的焓差和空气的温度差推定湿空气含湿量的变化量； F、根据用户设定的风机静压特性曲线和蒸发器的静压损失确定蒸发器的风量；根据蒸发器霜层厚度求出空气流经蒸发器的静压损失，用所述的静压损失和风机的静压特性曲线联合求解蒸发器运行时的风量；所述的风机静压特性曲线由风机生产厂家提供或者通过实验室测得； 静压损失的计算公式如下2.根据权利要求I所述的，其特征在于步骤A所述的冷媒物性的计算方法，使用C++编程语言和面向对象的编程方法，封装美国国家标准与技术研究院的冷媒物性数据库，并设计接口类。3.根据权利要求I所述的，其特征在于步骤A所述的湿空气物性计算方法，使用C++编程语言和面向对象的编程方法，封装美国采暖、制冷与空调工程师学会ASHRAE湿空气物性的计算方法，并设计接口类。4.根据权利要求I所述的，其特征在于步骤C所述的设定换热管连接关系，使用一维数组表述换热管的连接关系，不包含换热管的合流和分流。5.根据权利要求I所述的，其特征在于步骤D所述的蒸发器计算区域的划分方法，通过沿冷媒流动方向按照一定长度的换热管进行计算区域等管长分割，每个计算区域的构成要素由冷媒、湿空气、霜层和翅片管组成。6.根据权利要求I所述的，其特征在于步骤E所述的蒸发器计算初始化的方法，根据用户划分的计算区域，按照平均的方法假定每个计算区域的冷媒的焓差；假设空气的温度差，根据能量守恒定律计算空气的含湿量的差值。7.根据权利要求I所述的，其特征在于步骤N所述的计算结果保存方法是将计算结果输出为能够被Microsoft Excel软件直 接处理的格式，方便用户对计算结果进行处理。全文摘要本专利技术公开了，包括如下步骤确定蒸发器的运行工况；设定蒸发器的除霜周期t、计算时间间隔△t和初始霜层厚度；根据用户的设定进行蒸发器计算区域的划分；计算初始化；单个计算区域i的控制方程的求解；判断是否结霜并分别计算霜层表面温度；更新计算区域的计算参数；更新所有计算区域的霜层厚度和霜层密度；判断是否计算结束。由于本专利技术采用将蒸发器按照一定的管长划分计算区域，并对每个计算区域进行控制方程的求解，使用计算机高速计算功能，使得对蒸发器在设定工况条件下，性能预测效率高、准确度高。本专利技术利用计算机高效的计算速度，可大大减少蒸发器的实验次数、缩短产品开发周期。文档编号F25B39/02GK102831302SQ20121027755公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日专利技术者秦海杰, 朱卫英, 夏梦心 申请人:大连三洋压缩机有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结霜工况下翅片管蒸发器的性能计算方法，其特征在于：包括如下步骤：A、确定蒸发器的运行工况：根据标准湿空气物性资料编制湿空气物性计算类，所述的湿空气物性包括含湿量、焓、密度、比容、导热系数和露点温度；根据冷媒物性资料编制冷媒物性计算类，所述的冷媒物性包括温度、压力、干度、密度、焓、熵、导热系数、比容和汽化潜热；根据用户输入的蒸发器湿空气入口参数和蒸发温度，调用湿空气物性计算类和冷媒物性计算类计算蒸发器的运行工况，所述的蒸发器湿空气入口参数包括温度和相对湿度；所述的运行工况包括由冷媒蒸发温度计算的饱和压力、焓、冷媒的汽化潜热；B、设定蒸发器的除霜周期t、计算时间间隔△t和初始霜层厚度，霜层厚度的默认值为零；C、设定蒸发器的结构参数和换热管连接关系：根据用户的输入设定蒸发器结构参数，所述的结构参数包括管径、管间距、翅片形状、翅片间距，并根据所述结构参数计算蒸发器的换热面积；D、根据用户的设定进行蒸发器计算区域的划分；E、计算初始化：根据步骤D划分的计算区域和步骤A计算的蒸发器的运行工况，设置蒸发器每个计算区域的初值，所述的每个计算区域的初值包括湿空气的入口温度、含湿量，冷媒的入口焓值、压力；每个计算区域的含湿量通过假定每个计算区域冷媒的焓差和空气的温度差推定湿空气含湿量的变化量；F、根据用户设定的风机静压特性曲线和蒸发器的静压损失确定蒸发器的风量；根据蒸发器霜层厚度求出空气流经蒸发器的静压损失，用所述的静压损失和风机的静压特性曲线联合求解蒸发器运行时的风量；所述的风机静压特性曲线由风机生产厂家提供或者通过实验室测得；静压损失的计算公式如下：Δpa=5.88×10-4Nrd×2pt[S2-π(d0+2δfr)24S1]+π(d0+2δfr)S1S20.3×[pt·S1[pt-(tf+2δfr)][S1-(d0+2δfr)]]3×WF1.7式中：Δpa：空气侧静压损失，单位Pa；Nri：管排数；d0：管外径；δfr：霜层厚度，单位m；S1：管列间距，单位m；S2：管行间距，单位m；Pt：翅片间距，单位m；tf：翅片厚度，单位m；WF：迎面风速，单位m/s；G、单个计算区域i的控制方程的求解，下标i表示计算区域的编号；G1、根据冷媒的进出口焓差和质量流量计算冷媒侧的换热量：Qiref=m·(hiout-hiin)上式中，Qiref为单个计算区域i内冷媒侧的换热量，kW；为冷媒的质量流量，kg/s；hiout、hiin分别为计算区域i内冷媒的出口焓值、进口焓值，kJ/kg；G2、根据单个计算区域i内冷媒压力对应的饱和温度，假定单个计算区域i铜管壁面温度为tiw0，并计算冷媒蒸发局部换热系数：气相区的蒸发局部换热系数计算公式为air=lldi·0.023·Reg0.8·Prg0.4上式中，air为单个计算区域i内冷媒蒸发局部换热系数，W/kg.k；Reg为气相雷诺数，Prg为气相普朗特数，ll为液相导热系数，di为内径；汽液两相区的蒸发局部换热系数计算公式为air=Facv+Sapbacv为强制对流项，apb为沸腾项，F，S分别为计算系数；G3、通过导热方程Qiref=airAi(Tiw？0.5*(Tirin+Tirout))重新计算单个计算区域i铜管管壁面温度度Tiw；上式中，Qiref为单个计算区域i内冷媒侧的换热量，air为汽液两相区的蒸发局部换热系数，Ai为单个计算区域i内管内换热面积，Tirin,Tirout分别为冷媒进出口温度；G4、重复步骤G1？G3，直至|Tiw0？Tiw|满足设定的计算精度10？4；H、根据步骤G计算的铜管壁面温度和单个计算区域i内湿空气的露点温度判断是否结霜；判断结霜的条件是同时满足以下2个条件：1）铜管壁面温度低于0℃；2）单个计算区域i的湿空气的露点温度高于铜管壁面温度；I、如果单个计算区域i不结霜，则按照干工况计算空气侧换热量Qa，计算公式如下：Qa=KA△Tm上式中，K为蒸发器的单个区域的传热系数，A为蒸发器单个计算区域i的计算面积，△Tm为对数平均温差；如果单个计算区域i结霜，则执行以下步骤：I1、假定霜层表面温度为Tfr；I2、计算单个计算区域i内空气侧的换热量，所述的换热量包括潜热换热量和显热换热量；空气侧的显热换热量计算公式为Qisen=m·aCpa(Ta...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：秦海杰，朱卫英，夏梦心，
申请(专利权)人：大连三洋压缩机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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