翅片管換熱器結(jié)霜過飽和模型(編輯修改稿)
2024-09-05 13:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 與霜表面溫度差值一般低于14℃，無法采用式(2)來計算霜表面過飽和度．因為如果繼續(xù)采用式(2)計算就會得到過飽和度小于0，這意味著霜表面蒸汽壓力要小于其飽和蒸氣壓力，顯然不符合實際．因為正是由于霜表面水蒸氣處于過飽和狀態(tài)才會使得霜層增加，如果霜表面蒸汽壓力要小于其飽和蒸氣壓力，就不會有水蒸氣從空氣中進(jìn)入霜層．因此，需要將式(2)推廣，使其能夠適用于其他工況．對于式(2)，當(dāng)空氣進(jìn)口溫度與霜表面溫度相差14～20℃時，過飽和度與溫差基本上符合線性分布；當(dāng)空氣溫度與霜表面的溫度無限接近時，可以認(rèn)為其過飽和度為o，因此可以采用線性差值的方法求空氣溫度與霜表面溫度相差較小時的過飽和度的值．其計算公式如下： （3）式中，為空氣進(jìn)口溫度與霜表面溫度相差14℃時，采用式(2)計算所得到的霜表面的過飽和度.式(3)可以用來確定霜表面水蒸氣的含濕量和計算霜的質(zhì)量流量．首先根據(jù)式(3)算出霜表面的過飽和度，然后由式(1)得出霜表面的水蒸氣分壓力，進(jìn)而確定霜表面水蒸氣的含濕量，最后算出霜的質(zhì)量流量．2 霜層生長模型為了簡化研究，本文提出以下假設(shè)： (1)結(jié)霜過程是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程，即在時間步長內(nèi)為穩(wěn)態(tài)； (2)換熱器翅片表面霜均勻分布，不考慮換熱器管壁對空氣流動的影響； (3)濕空氣與霜層之間的輻射散熱忽略不計； (4)霜層特性表現(xiàn)為平均值，霜的熱傳導(dǎo)率只與霜密度有關(guān)．根據(jù)分子擴(kuò)散原理，：一部分水蒸氣qm.,p入霜層內(nèi)部增加霜層密度；另一部分水蒸氣在霜表面直接凝結(jié)而增加霜層厚度，即 (4) 濕空氣傳遞到霜層的總熱量等于霜層內(nèi)部導(dǎo)熱與水蒸氣凝華熱量之和，即 (5)對于一個控制容積傳熱方程可表示為 (6)式(6)有兩個邊界條件： 對式(6)積分得 (7)霜表面密度變化的質(zhì)量流量為［2］ (8)由克勞修斯一克拉貝隆方程和理想氣體狀態(tài)方程以及式(5)可得 (9) 式中：，而曲折因子采用Prager公式［6]： 霜密度和厚度變化分別為 (10) (11)霜的熱導(dǎo)率由Sanders關(guān)聯(lián)式［2］計算： (12)空氣一霜表面的顯熱和潛熱量為 （13）式中： 考慮到顯熱、潛熱以及霜層的導(dǎo)熱，換熱器的總能量傳遞系數(shù)： (14)3計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)的比較本文對蒸發(fā)器的結(jié)霜工況進(jìn)行了實驗研究．圖1所示為實驗臺的原理圖．實驗系統(tǒng)由空氣側(cè)風(fēng)管回路和制冷劑側(cè)制冷循環(huán)回路構(gòu)成．風(fēng)管回路主要包括空氣冷卻和加熱、加濕設(shè)備，風(fēng)機(jī)，孔板流量計，蜂窩狀均流器和測試段等．空氣在封閉管路中由風(fēng)機(jī)驅(qū)動循環(huán)強(qiáng)迫流動，當(dāng)空氣流過測試段后，溫度和濕度比進(jìn)入測試段前的狀態(tài)值要低，再經(jīng)過冷卻器進(jìn)一步降溫除濕，隨后此低溫低濕的空氣流依次經(jīng)過加熱器加熱，加濕器加濕，最后再回到蒸發(fā)器中，加熱器為小功率的空氣電熱器，加熱量由PID控制器調(diào)節(jié)．加濕器為電極式加濕器，通過調(diào)節(jié)加濕
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