第24卷第6期
22
2006年11月
北京工商大学学报(自然科学版)
JournalofBeijingTechnologyandBusinessUniversity(NaturalScienceEdition)
Vol.24No16Nov.2006
文章编号:167121513(2006)0620022204
汽车空调平行流式冷凝器热力性能计算机辅助分析
龚堰珏1, 张兴群2, 郑维智1, 项辉宇1
(11北京工商大学机械自动化学院,北京 100037;21西安交通大学制冷与低温工程研究所,陕西西安 710049)
摘 要:利用计算机仿真技术,结合国内外对汽车空调平行流式冷凝器的研究经验,通过建立平行流式冷凝器的换热模型并进行仿真计算,对换热器翅片布置、管路流程安排等改变后对系统热力性
能的影响程度作了分析研究,为平行流式冷凝器的优化设计提供了辅助手段与理论参考Λ关键词:汽车空调;平行流式冷凝器;仿真中图分类号:U463 文献标识码:A 为了追求更高的换热性能,汽车空调冷凝器依次经历了管片式、管带式、多元平行流式等结构形式Ζ来,有百叶窗条缝,,,,平行流式Ζ单元式的冷凝器集流管不打断,制冷剂流动方向一致;多元式的冷凝器,集流管中有隔片打断,每段管数不同,进人冷凝器时,制冷剂呈气态,比容最大,管数也最多,随着制冷剂逐渐冷凝成液体,其比容减小,管子数也相应变少,这种变通流程的结构设计,使冷凝器的有效容积得到最合理的利用,使制冷剂的流动和换热情况更趋合理,使得在同样迎风面下,平流式结构与管带式结构相比,换热性能提高了30%以上;而空气侧阻力不变,甚至减小;制冷剂侧阻力减少70%～80%Ζ平行流式冷凝器吸收了管带式的各项新技术,是制冷剂从R12转换成R134a的最适宜替换机型,鉴于多元平行流式冷凝器的诸多优势,它已成为目前最有前途的冷凝器形式[1]Ζ
本文建立了平行流式冷凝器的分布参数模型,编制了平行流式冷凝器的稳态分布参数模型仿真程序,并利用实验结果对此进行了验证Ζ程序可用作系统结构参数分析与优化设计,但考虑到生产实际,未对具体的流道尺寸、翅片微观结构等变化时部件性
能的变化进行详细分析ΖΖ,管路流程安排、翅片布置进行了研究探讨,以期在不需很大改动的前提下,为汽车空调平行流式冷凝器的性能改良提供理论参考Ζ
1 平行流式冷凝器热力性能仿真
111 模型简化
为了分析问题的主要矛盾,忽略一些次要因素,对平行流式冷凝器作如下假设:
1)在同一流程中各流道内的制冷剂质量流量相同,忽略各流道相互之间的传热,不考虑分液不均匀问题Ζ
2)冷凝器内制冷剂流动简化为一维流动,制冷剂蒸气和液体均不可压缩,忽略其势能Ζ
3)忽略管壁轴向导热,即沿翅片方向导热占优Ζ112 换热系数公式选取
对换热设备而言,正确地计算换热系数非常重要,直接决定产品设计是否合理Ζ广泛查阅了相关的换热公式[36],经计算对比,最终确定选用以下公式进行计算Ζ
收稿日期:20060905
基金项目:北京市组织部优秀人才资助项目(20051D0500303)
作者简介:龚堰珏(1975-),女,江苏启东人,讲师,博士,主要从事汽车电控系统等方面的研究Ζ
第24卷第6期龚堰珏等:汽车空调平行流式冷凝器热力性能计算机辅助分析23
11211 空气侧换热系数
由于空气侧换热系数具有很强的结构性,一般由实验得出,为了理论计算的方法,可采用以下准则关系式:
aa=a0
aa5aaa
).Re1Pr2()3()4(
DeDeDeDe
外平衡方程ΑfΠdi(t0-tw)=ΓsΑ0ft(tw-tai),可重新计
算出tw的值,比较前后两个tw的值,直到满意为止Ζ
3)过冷阶段过冷区也是属于无集态变化的管内受迫运动,其换热系数可根据过热区换热系数计算:
.023Αl=0
(1)
式(1)中:Κa为空气平均导热系数;Re=GaDe
第24卷第6期
22
2006年11月
北京工商大学学报(自然科学版)
JournalofBeijingTechnologyandBusinessUniversity(NaturalScienceEdition)
Vol.24No16Nov.2006
文章编号:167121513(2006)0620022204
汽车空调平行流式冷凝器热力性能计算机辅助分析
龚堰珏1, 张兴群2, 郑维智1, 项辉宇1
(11北京工商大学机械自动化学院,北京 100037;21西安交通大学制冷与低温工程研究所,陕西西安 710049)
摘 要:利用计算机仿真技术,结合国内外对汽车空调平行流式冷凝器的研究经验,通过建立平行流式冷凝器的换热模型并进行仿真计算,对换热器翅片布置、管路流程安排等改变后对系统热力性
能的影响程度作了分析研究,为平行流式冷凝器的优化设计提供了辅助手段与理论参考Λ关键词:汽车空调;平行流式冷凝器;仿真中图分类号:U463 文献标识码:A 为了追求更高的换热性能,汽车空调冷凝器依次经历了管片式、管带式、多元平行流式等结构形式Ζ来,有百叶窗条缝,,,,平行流式Ζ单元式的冷凝器集流管不打断,制冷剂流动方向一致;多元式的冷凝器,集流管中有隔片打断,每段管数不同,进人冷凝器时,制冷剂呈气态,比容最大,管数也最多,随着制冷剂逐渐冷凝成液体,其比容减小,管子数也相应变少,这种变通流程的结构设计,使冷凝器的有效容积得到最合理的利用,使制冷剂的流动和换热情况更趋合理,使得在同样迎风面下,平流式结构与管带式结构相比,换热性能提高了30%以上;而空气侧阻力不变,甚至减小;制冷剂侧阻力减少70%～80%Ζ平行流式冷凝器吸收了管带式的各项新技术,是制冷剂从R12转换成R134a的最适宜替换机型,鉴于多元平行流式冷凝器的诸多优势,它已成为目前最有前途的冷凝器形式[1]Ζ
本文建立了平行流式冷凝器的分布参数模型,编制了平行流式冷凝器的稳态分布参数模型仿真程序,并利用实验结果对此进行了验证Ζ程序可用作系统结构参数分析与优化设计,但考虑到生产实际,未对具体的流道尺寸、翅片微观结构等变化时部件性
能的变化进行详细分析ΖΖ,管路流程安排、翅片布置进行了研究探讨,以期在不需很大改动的前提下,为汽车空调平行流式冷凝器的性能改良提供理论参考Ζ
1 平行流式冷凝器热力性能仿真
111 模型简化
为了分析问题的主要矛盾,忽略一些次要因素,对平行流式冷凝器作如下假设:
1)在同一流程中各流道内的制冷剂质量流量相同,忽略各流道相互之间的传热,不考虑分液不均匀问题Ζ
2)冷凝器内制冷剂流动简化为一维流动,制冷剂蒸气和液体均不可压缩,忽略其势能Ζ
3)忽略管壁轴向导热,即沿翅片方向导热占优Ζ112 换热系数公式选取
对换热设备而言,正确地计算换热系数非常重要,直接决定产品设计是否合理Ζ广泛查阅了相关的换热公式[36],经计算对比,最终确定选用以下公式进行计算Ζ
收稿日期:20060905
基金项目:北京市组织部优秀人才资助项目(20051D0500303)
作者简介:龚堰珏(1975-),女,江苏启东人,讲师,博士,主要从事汽车电控系统等方面的研究Ζ
第24卷第6期龚堰珏等:汽车空调平行流式冷凝器热力性能计算机辅助分析23
11211 空气侧换热系数
由于空气侧换热系数具有很强的结构性,一般由实验得出,为了理论计算的方法,可采用以下准则关系式:
aa=a0
aa5aaa
).Re1Pr2()3()4(
DeDeDeDe
外平衡方程ΑfΠdi(t0-tw)=ΓsΑ0ft(tw-tai),可重新计
算出tw的值,比较前后两个tw的值,直到满意为止Ζ
3)过冷阶段过冷区也是属于无集态变化的管内受迫运动,其换热系数可根据过热区换热系数计算:
.023Αl=0
(1)
式(1)中:Κa为空气平均导热系数;Re=GaDe