冷藏陈列柜用高效模块式蒸发器性能的实验研究_朱兴旺

Abstract: In t his paper , t he desig n for t he curve of t he picking-up cam is given, on t he basis of round labeling machine f or past ing t he label o f beer bot t le. Firstly , t his paper analyses t he t hree w or k-places o f picking -up pr ocess, and desig ns t he curves of ev ery w ork-place; secondly t he aut hor designs t he connect io n curves betw een ev er y t w o w ork-places; finall y, based on act ual dat a, computers g ain t he required cur ve. Key words: labeling m achine; the curv e of t he picking-up cam ; w or k-place analysis; design
[ 2] 夏 清, 周兴禧, 周振宇. 不同参数对翅 片管式蒸发器性能影响及 热泵化霜周期的优化[ J] . 上海交通大学学报, 1998, ( 7) : 28- 31.
[ 3] 杨世铭, 陶文 铨. 传 热学( 第三 版) [ M ] . 北京: 高 等教 育出 版社, 1998, 219- 220.
图 1 和图 2 分别给出了铜管铝翅片蒸发器和模块 式蒸发器降温的实验曲线。模块式蒸发器降 温达到 2. 2℃时 在 时 间 上比 铜 管 铝 翅 片 蒸发 器 提 前 约 10 min, 效率提高了 20% 左右。
图 1 铜管铝翅片蒸发器降温曲线图 表 1 为两种蒸发器进出风平均温差的比较表。模 块式蒸发器进出风平均温差大于铜管铝翅片蒸发器进
运行时间段 模块式蒸发器 铝翅片蒸发器
0 min 0. 2℃ 0. 3℃
10 m in 20 min 7. 2℃ 7. 0℃ 5. 3℃ 5. 2℃
30 mi n 40 min 6. 7℃ 6. 4℃ 4. 9℃ 5. 1℃
50 m in 7. 1℃ 4. 8℃
通过测试发现: 高效模块式蒸发器与普通铜管铝 翅 片 蒸发 器 相 比 融 霜时 间 缩 短 14 min, 效 率 高 出 35% , 与此对应的融霜后温度升高值低 3. 8℃。
1 引 言 强化换热是随着工程需要而发展起来的一门新技
术, 其目的是为了提高设备的热效率, 促进设备结构的 紧凑性, 缩小换热装置的尺寸和减小其重量。高效模块 式蒸发器就是强化换热的结果, 其可靠性高, 传热效率 高。它是由一根高效传热管绕制而成, 无任何焊接, 使 制冷剂泄露的可能性几乎为零; 采用经憎水表面膜处 理的翅片, 且翅片间距不等, 提高了除霜时的 传热效 率, 达到了一定的节能目的。本文主要对高效模块式蒸 发器进行机理分析和试验研究, 并与普通铜管铝翅片 蒸发器对照, 分析研究高效模块式蒸发器的强化效果。 2 模块式蒸发器强化机理分析 2. 1 管内冷媒的沸腾换热过程与强化机理
水平管内强制对流沸腾换热是两相流动与相变换 热相耦合的复杂换热过程[ 1] 。制冷剂进入蒸发管后, 被 管壁加热, 进行单相对流换热, 继而壁面产生气泡, 发 生过冷沸腾。液流达到饱和温度时, 进入饱和核态沸腾
区。随着干度的增加, 其流动型式从泡状流、塞状流过 渡到波状流、环状流。在环状流域换热进入液膜对流沸 腾区, 环状液膜受热蒸发直至消失, 形成雾状流及单相 过热蒸气。
从文献[ 2] 可知, 相同条件下, 蒸发温度越低, 霜层 越厚, 霜沉降量越大, 对蒸发器性能影响越大。提高蒸 发温度可改善结霜状况, 但在制冷量一定的前提下, 必 然要加大蒸发器面积, 对于结构尺寸原本较大的翅片 管蒸发器效果并不佳, 而且经济性较差。在翅片管蒸发 器的结构尺寸一定的条件下, 翅片间距是可改进的主 要参数。
利用化学方法在换热器翅片上生成一层稳定的高憎水 性膜) , 也可减少表面结霜, 使霜颗粒不易与翅片表面 结合。在经憎水膜处理的翅片表面, 霜颗粒与翅片的接 触角约为 110°, 接触面积小, 且由于换热表面 与霜层 之间机械凝聚力小, 霜层为疏松颗粒状, 霜颗粒容易被 气流带走, 因此换热效率高。 2. 3 气流速度对模块式蒸发器性能的影响
翅片表面的气流速度对换热器表面结霜速率有一 定影响。风量偏大, 出风温度较高且空气侧换热系数有 所提高, 热阻降低, 从而翅片表面温度提高, 结霜速率 降低, 但对于陈列柜而言, 风量的增大必然会使功率消 耗增大, 降低其经济性, 且将大大增加制冷负荷; 风量 偏小, 出风温度较低且空气侧换热系数有所降低, 热阻 增大, 使翅片表面温度有所降低, 结霜速率增大。因此, 冷藏陈列柜用蒸发器在结霜工况下运行时, 应综合考 虑其 结霜速率和经济性, 选取适 当风速( 一般取 1～ 1. 5 m / s) , 以达到最佳效果。 3 实验研究与讨论
[ 4 ] 徐传宙, 时 阳. 制冷器具原理 与技术[ M] . 北 京: 中国轻 工业出 版社, 1996, 186- 188.
[ 5] 陈 坚, 万锦康, 曹广荣, 等. 结霜工 况下冷风机 传热系数 的实验 研究[ J] . 制冷学报, 2001, ( 2) : 40- 44.
摘 要: 探讨了高效模 块式蒸发器采用的 高效传热管、翅片间距及翅片 表面憎水膜处理对传 热系数、霜沉降量和 结霜速 率的影响, 并对冷藏陈列柜用高效模块式蒸发器的性能在实验方面进行了研究。 关 键 词: 高效模块式蒸发器; 传热系数; 结霜; 性能 中图分类号: T M 925. 22 文献标识码: A
收稿日期: 2004-02-04 作者简介: 朱兴旺( 1963- ) , 男, 河南巩义人, 郑州轻工业学院副教授, 主要从事空调与制冷技术研究。
L I f M echanical Eng ineering , Q ing dao A rchitectur al Eng ineering Colleg e, Q ing da o Shando ng 266033, China)
在结霜工况下, 高效模块式蒸发器与普通铜管铝 翅片蒸发器相比换热效率高, 制冷能力强, 融霜周期
图 3 模块式蒸发器与铜管铝翅片 蒸发器的耗电对比图
长, 融霜时间短, 功率消耗低, 节能效果好, 有利于保持 陈列柜柜内温度稳定, 对柜内冷藏冷冻食品的质量有 利。 参考文献:
[ 1] 王维城, 张文 喜, 张立宁, 等. DA E 高 效蒸发传热管局部 换热系数 及其流型的实验研究[ J] . 工程热物理学报, 1992, ( 1) : 70- 73.
朱兴旺等 冷藏陈列柜用高效模块式蒸发器性能的实验研究
研究·设计
文章编号: 1005-2895( 2004) 04-0044-03
冷藏陈列柜用高效模块式蒸发器 性能的实验研究
朱兴旺1, 陈爱东2, 白宝安3
( 1. 郑州轻工业学院, 河南 郑州 450002; 2. 河南纺织高等专科学校, 河南 郑州 450007; 3. 洛阳哈斯曼制冷有限公司, 河南 洛阳 471009)
关于加热表面上汽化核心的形成及关于汽泡在液 体中的长大与运动规律的研究, 无论对于掌握沸腾换 热的基本机理以及开发强化沸腾换热表面都具有十分 重要的意义。沸腾表面上的微小凹坑最容易产生汽化 核心, 近几十年来强化沸腾换热的研究主要是按照这 一思路进行的。高效模块式蒸发器采用内螺纹高效传 热管, 管内有微细螺旋肋。制冷剂在管内流动时, 螺旋 肋为气泡的产生提供了大量的汽化核心, 与此同时, 受 螺纹的引导, 使靠管壁面处流体形成旋转流动, 有利于 气泡的脱离; 另外, 流体在轴向流动时, 与螺纹牙顶周 期性相遇, 加强了对流体边界层的扰动, 改变边界层结 构, 减薄了流体边界层, 而且在离心力和细微肋形成的 表面张力作用下, 当流量较小或干度较低时, 也可使液
图 3 描述了模块式蒸发器和铜管铝翅片蒸发器在 工作期间( 8: 00～21: 00) 的耗电量随运行时间的变化 情况。模块式蒸发器 13 h 内的总耗电量为 30 kWh, 而 铜 管铝翅 片蒸 发 器在 相同 的时 间内 的总 耗 电量 为 32. 4 kWh, 节电 8% , 有一定的节能效果。 4 结 论
轻工机械 2004 年 第 4 期
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朱兴旺等 冷藏陈列柜用高效模块式蒸发器性能的实验研究
研究·设计
图 2 模块式蒸发器降温曲线图 出风平均温差, 表明其传热效果较好, 比较大的温差确 保了冷藏陈列柜内制冷强劲, 温度均匀。
表 1 模块式蒸发器与铜管铝翅片蒸发器 进出风平均温差比较表
众所周知, 翅片管蒸发器结霜时, 各排管上霜层厚 度并不一致, 从前排至后排, 依次减薄。对于常规片距 蒸发器而言, 前几排管必须除霜时, 后几排管霜层厚度 较薄, 对其而言除霜暂时不必要。常规等片距结构除霜 周期较短, 而且可能产生余热, 不利于温度的稳定, 增 加能耗; 采用不等片距结构, 使结霜后各排管上空气流 通截面基本相等, 可在结霜工况下保持较高的传热效 率, 并延长除霜周期。从传热原理分析, 空气与各排管 传热温差不同, 从前至后, 依次减小。对于常规等片距 结构, 最后几排传热面积未得到充分利用。采用不等片 距结构, 可使各排传 热量接近, 减少传热损失。从文 献[ 5] 可知, 采用不等片距结构蒸发器, 在结霜工况时, 尤其是当迎风面翅片已结较厚霜层, 蒸发温度较低的 条件下, 实际测得的总传热系数较干工况时下降了约 32% , 采用常规等片距结构蒸发器的传热系数则较干 工况时下降了约 50% 。另外采用不等片距结构, 可降 低能耗, 维持温度稳定。采用憎水膜表面处理技术( 既
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