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浅析管式多效蒸发器的特性

发布时间:2023-03-06 01:51:01 人气:478 来源:本站

本文以管式多效蒸发器为研究对象,采用分布参数法建立模型,模型中水与制冷剂间的换热视为逆流换热,多效蒸发器中制冷剂在管内流动,主要经历从两相到过热的过程,但为了提高模型的通用性、更加全地研究多效蒸发器的动态特性,在模型中考虑了过冷区以及过冷沸腾区。

在某些工况下,制冷剂虽经膨胀阀后压力下降,但仍有可能以过冷状态进入多效蒸发器。此时,制冷剂温度低于相应压力下的饱和温度,管壁温度也不高于该饱和温度。随着制冷剂不断被加热和所接触的管壁温度越来越高,制冷剂将进入过冷沸腾状态,在此区域中,虽然制冷剂的主流温度还低于相应压力下的饱和温度,而管壁温度已高于该饱和温度。

浅析管式多效蒸发器的特性
在制冷剂贴近管壁的地方会产生少量小气泡,在其进入主流的过程中又迅速消失。这样,在这一区域的换热系数就要高于纯粹的过冷区。当制冷剂的主流温度达到相应压力下的饱和温度时,产生的气泡越来越多并且不再消失,换热系数也在迅速提高,这就是所谓的核态沸腾。

而多效蒸发器动态参数模型的建立包括管内制冷剂侧、金属管壁和管外水侧三部分。在建立多效蒸发器的动态分布参数模型方程时先做以下假设:
1.制冷剂在管内为一维流动;
2.忽略制冷剂的轴向导热;
3.忽略重力对制冷剂流动的影响;
4.不考虑制冷剂的粘性耗散效应;
5.管外水的流动亦视为一维流动,且忽略水侧的压降;
6.不计管壁径向热阻;
7.套管外壁保温良好,其散热损失视为零。

在有效假设的情况下,引入边界条件,边界条件的引入是为了确定微分方程具体解的形式,对于数值计算,正确的给定边界条件也是很重要的。入口流量。水侧的边界条件为:入口温度,入口流量。

在管式多效蒸发器的变化过程中,起初的参数变化是非常剧烈的,使用较小的时间步长
其中,稳态模型的求解只需知道边界条件即可,而对于动态模拟由于多了时间变量,还要给出相应的初始条件,以确定下一时刻的物理参数值。动态问题可以看作是它在初始时刻处于某个稳定状态,由于某些条件的变化引起的非稳态过程。

如果这些条件一直保持下去而不再发生变化,则必定达到另一个稳定状态。经初始的稳态求解后,在稳态热力学方程中加入时间项,就不难求得在已知边界值的条件下的动态模型解。

故本文先计算稳态工况,在稳态工况的基础上,再改变边界条件,加入流量的阶跃变化条件,以获得动态模型的解。

在管式多效蒸发器的变化过程中,起初的参数变化是非常剧烈的,使用较小的时间步长;随着各参数逐渐地趋于稳定,变化不再明显,则采用较大的时间步长。