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竖直星型翅片管结霜性能的实验研究

作　者: 赵平
导　师: 汪荣顺
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 星型翅片管结霜霜层生长换热性能
分类号: TB65
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 82次
引　用: 1次
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内容摘要

星型翅片管结构简单,重量轻巧,制造方便,在各类低温系统中得到广泛应用,如低温槽车自增压器和低温液体储罐的气化器等。这类气化器工作时以周围空气为热源,因此在使用过程中,当翅片表面温度低于湿空气的三相点温度时,湿空气就会在翅片管表面上结霜。霜的形成和增长一方面增加了传热热阻,另一方面由于霜的阻塞作用使得流经气化器的空气阻力增大,对流换热系数减小,从而降低气化器换热性能。因此对星型翅片管结霜特性进行实验研究是非常有必要的。本文设计并搭建了竖直星型翅片管结霜特性实验台,通过在不同环境条件下改变介质流量和压力考察了竖直星型翅片管结霜过程中翅片表面霜层的生长规律,并对影响结霜的因素和结霜对翅片管换热性能的影响进行了研究。研究发现,霜层生长速度先快后慢,并且越靠近进口霜层生长的越快;与介质流量和压力相比,在稳定的温度场和空气场中,对结霜影响最大的是湿度;通过测量霜层厚度和翅片管进出口温度,发现随着霜层厚度的增长,进出口温差减小,同时考察了翅片管两端压降的变化,得出霜层厚度与翅片管两段压降的关系曲线。研究结果表明结霜降低了翅片管的换热性能。此外实验还发现,如果保持周围空气场的稳定,翅片管附近空气受冷后会沿管壁形成一股下降气流;如果保持介质流量稳定,翅片管表面霜层就不会融化结冰,将一直保持松软形态。在这股气流的冲刷下,部分松软的霜层将很快脱落。而且介质流量越大,下降气流越明显,霜层脱落的区域越大。这正为除霜提供了一种新的途径。通过对竖直星型翅片管结霜性能的研究,对优化环境参数、发挥气化器最大性能,和确定除霜方法都具有重要意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 研究现状  12-16
    1.2.1 霜的研究  12-13
    1.2.2 翅片管换热器表面结霜的研究  13-15
    1.2.3 结霜对换热器性能的影响  15-16
  1.3 研究目的及内容  16-18
第二章霜层机理及气化器换热分析  18-34
  2.1 霜层形成及霜层结构  18-21
    2.1.1 霜层的形成  18-19
    2.1.2 霜层的结构  19-21
  2.2 环境参数对结霜的影响  21-22
  2.3 设计计算时星型翅片管的换热能力分析  22-24
  2.4 结霜后翅片管表面霜层传热传质分析  24-26
    2.4.1 热传递  24
    2.4.2 质传递  24-26
  2.5 结霜后霜层厚度对出口温度的影响  26-30
    2.5.1 换热面积  27
    2.5.2 综合传热系数  27-28
    2.5.3 结霜翅片管传热计算  28-30
  2.6 管内不同流型对应的压降的计算  30-33
    2.6.1 单相流体对流换热时的压降计算  30-31
    2.6.2 气液两相沸腾换热压降计算  31-33
  2.7 本章小结  33-34
第三章竖直星型翅片管结霜性能实验台的建立及实验研究  34-44
  3.1 实验系统  34-38
    3.1.1 测试段  35-36
    3.1.2 数据采集系统  36-38
  3.2 实验内容  38-43
    3.2.1 实验步骤  38
    3.2.2 实验现象  38-42
    3.2.3 实验小结  42-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章实验结果分析  44-56
  4.1 测试工况  44
  4.2 霜层生长规律  44-48
    4.2.1 翅片表面温度的测试结果  45-46
    4.2.2 霜层厚度的测试结果  46-48
  4.3 各因素对结霜的影响  48-50
  4.4 结霜后翅片管各参数的变化  50-55
    4.4.1 翅片管进出口温度变化  50-52
    4.4.2 平均霜厚与进出口温差的关系  52
    4.4.3 翅片管进出口压差的变化  52-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章结论及展望  56-58
  5.1 研究结论  56
  5.2 进一步研究的方向  56-58
参考文献  58-62
附录实验数据  62-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表或已录用的学术论文目录  69

竖直星型翅片管结霜性能的实验研究

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