• <center id="z5net"><em id="z5net"></em></center>
    1. <strike id="z5net"><video id="z5net"></video></strike>
    2. <tr id="z5net"><sup id="z5net"></sup></tr>

      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
      新聞動態

      整機性能的高溫熱泵換熱器設計方法

      點擊:1881 日期:[ 2014-04-26 22:00:29 ]
                                             整機性能的高溫熱泵換熱器設計方法                                             李忠建  張吉禮  陸亞俊      (哈爾濱工業大學市政環境工程學院,哈爾濱150090;E-mai:l myqlz@j 163. com)     摘要:為了更好地設計和匹配高溫熱泵系統中的換熱器,提出了一種基于整機性能的設計方法.該方法是將所設計的換熱器置于高溫熱泵系統中,通過對系統的模擬,分析換熱器結構、面積對系統性能的影響,從而選擇較優的設計方案.通過模擬分析發現,對于已確定的冷凝器和蒸發器的換熱管形式,兩者的面積比有一 最佳的取值范圍.結果表明:基于整機性能的換熱器設計方法可避免孤立設計各換熱器的盲目性.     關鍵詞:高溫熱泵  系統模擬  換熱器設計     中圖分類號:TU831·4    文獻標識碼:A    文章編號:0367-6234(2009)02-0112-04     市場上常見的熱泵機組所采用的低位熱源的溫度都比較低(一般在15℃以下),所供應的熱水的溫度也不高(一般在40~50℃).工業廢水的溫度一般都較高(30℃以上),若用熱泵機組, 則可提供70℃以上的熱水.顯然必須開發工作溫度區間較高的熱泵機組(稱為高溫熱泵機組).     熱泵由壓縮機、冷凝器、蒸發器等部件組成. 當壓縮機選定后,確定換熱器結構、面積是至關重要的.對熱泵換熱器的設計,是把它從熱泵系統中分割開來,在給定的外部參數下進行設計計算,再根據所設計的結構參數進行校核計算[1].應該注意到,換熱器是熱泵系統的換熱器,而非一個孤立的部件.另外,換熱器之間(冷凝器和蒸發器)的相互作用也會嚴重影響熱泵系統的性能.因此,提出了一種基于整機性能的換熱器設計方法.運用該方法,將所設計的高溫熱泵換熱器置于系統中, 通過對系統的模擬,分析換熱器結構、面積對系統性能的影響,從而選擇較優的設計方案.     1 高溫熱泵系統     本高溫熱泵系統為純工質雙級壓縮熱泵系統,采用離心式壓縮機,工質為R123,循環形式為兩級節流不完全中間冷卻的雙級壓縮熱泵循環. 該系統由帶有經濟器的雙級離心式壓縮機、臥式殼管式冷凝器、浮球膨脹閥和滿液式蒸發器四部分所組成.根據工質的特性,為了避免濕壓縮,在系統中增設了回熱器,如圖1所示.                蒸發器出來的飽和制冷劑蒸氣經回熱器過熱后,進入壓縮機的第一級壓縮至中間壓力.壓縮機第一級的排氣與來自中間經濟器的飽和蒸氣相混合而被冷卻,混合后的過熱蒸氣經壓縮機第二級壓縮至冷凝壓力后進入冷凝器.在冷凝器中,過熱制冷劑蒸氣被冷卻為飽和制冷劑液體,實現制熱目的.冷凝器出口的飽和液體在回熱器中進行過冷,經一級節流后進入中間經濟器,氣液分離.少量飽和蒸氣被用來冷卻壓縮機的第一級排氣,大部分飽和液體經二級節流后進入蒸發器中,蒸發為飽和蒸氣,從而完成了整個循環.     2 系統模擬模型     高溫熱泵的模擬模型由五部分組成: 1)帶有經濟器的雙級離心式壓縮機模型[2]; 2)臥式殼管 式冷凝器模型; 3)滿液式蒸發器模型; 4)回熱器模型; 5)浮球膨脹閥模型.將上述部件的模型組合在一起,編制高溫熱泵系統模擬程序.輸入參數包括各部件結構參數和外部運行條件(如熱水和冷水溫度等);輸出參數包括系統中各狀態點的狀態參數、制熱量、輸入功率、制熱性能系數 (COP)、熱水和冷水流量、水力阻力等[3].     3 換熱器設計與系統性能     3·1 換熱器結構與系統性能     本高溫熱泵系統中的冷凝器和蒸發器均為殼管式換熱器,其基本的結構參數包括管長L、總管數n和管程數n[4],且它們之間為:                      式中:A為換熱器面積,m2;d為換熱管直徑,m nt1為每個管程的平均管數.通常,換熱器的面積反映了換熱器的制造成本,因此,在對換熱器的結構進行優化探討時,須首先將各換熱器的面積保持不變,即各換熱器的制造成本保持不變,然后通過改變換熱器的結構參數,以尋求更加合理的換熱器結構.而對于一個滿足設計要求的換熱器來說,其管程數np是不易 改變的[5].于是,將換熱器的面積A保持不變,通過改變總管數nt(即管長L),得到了不同換熱器結構參數下系統性能的變化曲線,如圖2~圖所示(圈中的點表示換熱器的設計點).     從圖2和圖3中可以看出,冷凝器結構的變化對制熱量Qc和COP的影響很小,而對熱水流 速wcw和壓降ΔPcw的影響較大.這主要是因為:在一定的范圍內,隨著ntc的增加,冷凝器總傳熱系數Kc變化很小.于是,在滿足wcw=1~2·5m / 可通過增加ntc以減小ΔPcw,進而減小系統的運行費用.例如,當ntc從198增至258時,ΔPcw減小近 50%.由圖4可以看到,隨著nte的增加,Qc和CO 減小較快,這是由于蒸發器總傳熱系數Ke減小所致.與冷凝器相似,冷水流速wew和壓降ΔPew隨的增加減小較快,如圖5所示.因此,必須在兼顧 兩者的情況下,確定蒸發器的結構.     從結果中不難發現,冷凝器和蒸發器結構的 變化對系統性能的影響并不完全一致.無論是冷凝器還是蒸發器,水側流速的減小(np不變的條 件下,改變nt)都會降低其換熱性能,進而使得整個系統的Qc和COP減小,但同時也會減小水壓的 壓降.然而,這種影響卻有大有小.于是,借助于系統模擬分析換熱器設計和結構參數的當前值在其自身對系統性能影響的變化趨勢中所處的位置就顯得尤為重要.本例中就是通過觀察系統性能與ntc之間的變化關系判斷出冷凝器水側流速在其允許變化的范圍內選擇偏大.                        3·2 換熱器面積與系統性能     換熱器面積是影響高溫熱泵系統性能的一個重要參數.換熱器面積的增加可提高系統的 COP,但同時也增加系統的初投資.圖6和圖7給出了系統性能隨換熱器面積的變化特性.從圖6 中可以看出,Qc和COP隨著換熱器面積的增加而增加,且增加的速率逐漸減小.其中Qc隨蒸發器面積增加而增大的速率快;COP隨冷凝器面積 增加而提高的速率快.總體來說,冷凝器和蒸發器的面積宜選在Qc和COP的變化由快轉向慢的區間.                       然而,對于一個系統設計而言,若想給出冷凝器或蒸發器面積的某個設計最優值通常是很難的.因為這不僅要涉及系統額定工況下的性能,而且還涉及其部分負荷下的性能及其他一些難以確定的因素.但經過大量實踐檢驗的既有制冷熱泵 系統換熱器面積計算所依賴的某些設計參數(如 進出水溫差、傳熱溫差)的取值卻可以利用其取值初步計算新系統換熱器的面積.然后將它們置于系統之中,通過系統模擬觀察這些面積選擇的合理性.     除換熱器面積的大小外,換熱器之間的匹配關系也嚴重影響著系統的性能.將設計點換熱器的總面積作為約束條件,即A =Ac+Ae,然后,通過在換熱器之間分配總的換熱面積,以獲得最優的系統性能.圖8給出了總換熱面積一定時,不同的冷凝器和蒸發器面積配比下系統性能的變化.                      從圖8中可以看出,Qc和COP隨著f的增加 而增加,當達到各自的最大值后逐漸減小.Qc的最大值出現在f=0·4時,而COP的最大值出現 在f=0·55時,這就是說,不存在f使得Qc和COP同時達到最大.但是,應該注意到,當f=0·4~ 0·55(或Ac/Ae=0·67~1·22)時,同時兼顧了Qc 和COP,系統有較好的性能.相應地,冷凝器的平均溫差在6℃~9℃之間,蒸發器的平均溫差在 4·5℃~6·5℃之間.應指出,模擬結果是針對冷 凝器和蒸發器采用某公司高效換熱管而言,對于不同換熱管,其結果是不一樣的.                    4 結 論     1)基于整機性能的換熱器設計方法是通過對系統的模擬,分析了所設計換熱器的結構、面積對系統性能(Qc、COP等)的影響,從而選擇較優的設計方案,避免了孤立設計各換熱器的盲目性.      2)對于已確定的冷凝器和蒸發器的換熱管形式,兩者的面積比有一最佳的取值范圍. 參考文獻: [1]錢頌文.換熱器設計手冊[M].北京:化學工業出版 社, 2002. [2]李忠建,張吉禮,陸亞俊,等.高溫熱泵系統中離心式 壓縮機的效率法模擬[ J].建筑熱能通風空調, 2006, 25(6): 5-7. [3]李忠建.高溫熱泵換熱器熱工設計及系統模擬分析 [D].哈爾濱:哈爾濱工業大學, 2004. [4]中華人民共和國國家標準.管殼式換熱器(GB 151- 1999)[S].北京:中國標準出版社, 1999. [5] RISTO C. Refrigeration solved examples[M]. [S. .l ]: AmerSociety  ofHeating, 2002. (編輯 張 紅) 
      上一篇:煉油廠電脫鹽換熱器的腐蝕失效分析 下一篇:制冷機組換熱器的腐蝕現象及其防護

      相關資訊

      Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88661201 傳真:0086-574-88916955
      換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
      无码绝顶敏感痉挛抽搐潮喷