化工学报 ›› 2020, Vol. 71 ›› Issue (S1): 212-219.DOI: 10.11949/0438-1157.20191274
王瑞琪1(),高赞军1,2,杨华1,胡文超1,2,詹宏波1,2(
)
收稿日期:
2019-10-25
修回日期:
2020-01-04
出版日期:
2020-04-25
发布日期:
2020-04-25
通讯作者:
詹宏波
作者简介:
王瑞琪(1992—),女,硕士,助理工程师,
Ruiqi WANG1(),Zanjun GAO1,2,Hua YANG1,Wenchao HU1,2,Hongbo ZHAN1,2(
)
Received:
2019-10-25
Revised:
2020-01-04
Online:
2020-04-25
Published:
2020-04-25
Contact:
Hongbo ZHAN
摘要:
为了深入研究机载蒸发循环系统的工作特性及为搭建仿真计算模型做准备,基于试验室已有设备和条件,以一台新型微通道换热器作为研究对象,以R134a为工质,通过控制压缩机转速和电子膨胀阀开度一定,分别调节冷源温度和流量,考察冷源温度和流量对压缩机入口过热度、热源出口温度和制冷量的影响,并基于试验数据搭建了针对该蒸发器的仿真计算模型。试验结果表明在试验工况下,冷源防冻液入口温度对系统性能的影响明显,随冷源入口温度升高,压缩机入口过热度逐渐降低、热源出口温度明显升高,但冷源流量对系统性能的影响不显著。基于试验数据,建立了蒸发器仿真计算模型,将该模型应用于蒸发循环系统模型中,对比试验数据和仿真计算数据,可知,该蒸发器仿真计算模型准确可靠,可用于针对该蒸发器的性能仿真计算。
中图分类号:
王瑞琪, 高赞军, 杨华, 胡文超, 詹宏波. 机载冷源参数对蒸发循环系统性能的影响[J]. 化工学报, 2020, 71(S1): 212-219.
Ruiqi WANG, Zanjun GAO, Hua YANG, Wenchao HU, Hongbo ZHAN. Influence of airborne cold source parameters on evaporative cycle system performance[J]. CIESC Journal, 2020, 71(S1): 212-219.
序号 | 参数 | 工况1 | 工况2 | 工况3 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
试验值 | 仿真值 | 相对误差 | 试验值 | 仿真值 | 相对误差 | 试验值 | 仿真值 | 相对误差 | ||
1 | 压缩机耗功/kW | 10.9 | 11.1 | 1.8% | 10.1 | 10.9 | 7.9% | 10.9 | 11.2 | 2.8% |
2 | 制冷剂流量/(kg·h-1) | 747 | 744 | -0.4% | 758 | 780 | 0.3% | 972 | 1080 | 11.1% |
3 | 蒸发器防冻液流量/(kg·h-1) | 4320 | 4539 | 5.1% | 4203 | 4807 | 14.4% | 4243 | 4705 | 10.9% |
4 | 蒸发器供液温度/℃ | 30.1 | 34.9 | 15.9% | 45.8 | 46.0 | 0.4% | 48.2 | 44.2 | -8.3% |
5 | 制冷量/kW | 25.4 | 24.1 | -5.1% | 25.5 | 24.3 | -4.7% | 15.6 | 16.1 | 3.2% |
表1 仿真结果与比较
Table 1 Simulation results and comparison
序号 | 参数 | 工况1 | 工况2 | 工况3 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
试验值 | 仿真值 | 相对误差 | 试验值 | 仿真值 | 相对误差 | 试验值 | 仿真值 | 相对误差 | ||
1 | 压缩机耗功/kW | 10.9 | 11.1 | 1.8% | 10.1 | 10.9 | 7.9% | 10.9 | 11.2 | 2.8% |
2 | 制冷剂流量/(kg·h-1) | 747 | 744 | -0.4% | 758 | 780 | 0.3% | 972 | 1080 | 11.1% |
3 | 蒸发器防冻液流量/(kg·h-1) | 4320 | 4539 | 5.1% | 4203 | 4807 | 14.4% | 4243 | 4705 | 10.9% |
4 | 蒸发器供液温度/℃ | 30.1 | 34.9 | 15.9% | 45.8 | 46.0 | 0.4% | 48.2 | 44.2 | -8.3% |
5 | 制冷量/kW | 25.4 | 24.1 | -5.1% | 25.5 | 24.3 | -4.7% | 15.6 | 16.1 | 3.2% |
1 | 刘铭. 国外飞机综合环境控制系统航空科学技术[J]. 航空科学技术, 2004, (2): 28-31. |
Liu M. Aircraft integrated environmental control system [J]. Aeronautical Science and Technology, 2004, (2): 28-31. | |
2 | Jonqueres M. Air cycle environmental control system with vapor cycle system: US005918472A [P]. 1999-07-06. |
3 | Sprouse J G. F-22 environmental control/thermal management system (ECS/TMS) design optimization for reliability and intergrity—a case study [R]. SAE-961339, 1996. |
4 | Ashford R, Brown S. F-22 environmental control/thermal management system (ECS/TMS) flight test program-downloadable constants, an innovative approach [R]. SAE-2000-01-2265, 2000. |
5 | Tuckerman D B, Pease R F W. High-performance heat sinking for VLSI [J]. IEEE Electron Device Letters, 1981, 2(5): 126-129. |
6 | 唐有才, 王占勇, 孙金立. 现代军用飞机环控系统探讨[J]. 航空科学技术, 2002, (4): 35-37. |
Tang Y C, Wang Z Y, Sun J L. Discussion on environmental control system of modern military aircraft [J]. Aeronautical Science and Technology, 2002, (4): 35-37. | |
7 | 李武奇, 唐伯清, 张均勇. 蒸汽压缩式制冷系统在航空中的应用[J]. 飞机设计, 2008, (2): 75-78. |
Li W Q, Tang B Q, Zhang J Y. Application of the steam compression refrigeration system in aviation [J]. Aircraft Design, 2008, (2): 75-78. | |
8 | 孙超. 机载蒸发循环仿真研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2011. |
Sun C. Simulation study of airborne evaporation cycle [D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2011. | |
9 | 曹辉, 赵竞全. 机载蒸发制冷循环的稳态仿真[J]. 计算机仿真, 2007, 24(4): 40-42. |
Cao H, Zhao J Q. Steady-state simulation of vapor cycle system for aircraft environmental control system [J]. Computer Simulation, 2007, 24(4): 40-42. | |
10 | 南国鹏, 王浚. 基于流程图的飞机液冷系统组态建模及仿真[J]. 系统仿真学报, 2004, 16(4): 714-716. |
Nan G P, Wang J. Configuration modeling and simulation of aircraft liquid cooling system based on flow chart [J]. Journal of System Simulation, 2004, 16 (4): 714-716. | |
11 | 郑志皋, 陶乐仁, 陶宏, 等. 小型变制冷剂流量制冷循环实验台设计[J]. 流体机械, 2010, 38(9): 69-72. |
Zheng Z G, Tao L R, Tao H, et al. Design of small-sized VRF refrigeration loop experiment device [J]. Fluid Machinery, 2010, 38(9): 69-72. | |
12 | 韩磊, 陶乐仁, 郑志皋, 等. 变频空调制冷系统流量调节性能分析和实验研究[J]. 低温与超导, 2010, 38(2): 39-42. |
Han L, Tao L R, Zheng Z G, et al. Performance analysis and experimental study for refrigerant flux adjusting in inverter-aided air conditioning system [J]. Cryogenics and Superconductivity, 2010, 38(2): 39-42. | |
13 | 陶宏, 陶乐仁, 郑志皋, 等. 变制冷剂流量制冷循环性能与气液两相流流型的研究[J]. 上海理工大学学报, 2009, 31(6): 521-524. |
Tao H, Tao L R, Zheng Z G, et al. Experimental researches on relationship between the performance of VRF refrigeration loop and vapor-liquid two-phases flow pattern [J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology, 2009, 31(6): 521-524. | |
14 | Wang H S, Rose J W. A theory of film condensation in horizontal noncircular section microchannels [J]. Journal of Heat Transfer, 2005, 127(10): 1096-1105. |
15 | 陈永东, 于改革, 吴晓红. 新型扩散焊紧凑式换热器[J]. 压力容器, 2016, 5(8): 46-55. |
Chen Y D, Yu G G, Wu X H. New type of diffusion bonding compact heat exchangers [J]. Pressure Vessel Technology, 2016, 5(8): 46-55. | |
16 | 辛菲, 李磊, 徐向阳, 等. 印刷电路板高压换热器加工工艺研究[C]//第十四届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2015年度学术年会.2015. |
Xin F, Li L, Xu X Y,et al. Research on the processing technology of printed circuit board high pressure heat exchanger [C]// The 14th National Reactor Thermal Fluid Academic Conference and 2015 Annual Academic Conference of China Nuclear Reactor Thermal Hydraulic Technology Key Laboratory.2015. | |
17 | 孟晖. 多孔扁管冷凝器结构设计及性能试验[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2011. |
Meng H. Structural design and performance test of porous flat tube condenser [D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2011. | |
18 | 余建祖. 换热器原理与设计[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2006: 265. |
Yu J Z. Heat Exchanger Principle and Design [M]. Beijing: Beihang University Press, 2006: 265. | |
19 | 李彦良. 多用途蒸发循环系统实验台的研制[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2012. |
Li Y L. Development of a multi-purpose evaporation cycle system experimental platform [D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2012. | |
20 | 闫旭东, 宋保银, 赵枚, 等. 机载蒸发循环系统两相流换热特性实验研究[J]. 制冷与空调, 2008, 22(6): 7-11. |
Yan X D, Song B Y, Zhao M, et al. Experimental investigation on the heat transfer characteristic of two-phase flow in an onboard vapor cycle system [J]. Refrigeration & Air Conditioning, 2008, 22(6): 7-11. | |
21 | 寿荣中, 何慧姗. 飞行器环境控制[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2004: 176-183. |
Shou R Z, He H S. Aircraft Environmental Control [M]. Beijing: Beihang University Press, 2004: 176-183. | |
22 | 杨世铭, 陶文铨. 传热学[M]. 北京: 高等教育出版社, 1998: 172-178. |
Yang S M, Tao W Q. Heat Transfer [M]. Beijing: Higher Education Press, 1998: 172-178. | |
23 | 吴业正, 韩宝琦. 制冷原理及设备[M]. 第2版,西安: 西安交通大学出版社, 1997: 387 |
Wu Y Z, Han B Q. Refrigeration Principle and Equipment [M]. 2nd ed. Xi an: Xi an Jiaotong University Press, 1997: 387 | |
24 | 韩宝琦. 制冷空调原理及应用[M]. 第2版. 北京: 机械工业出版社, 2003: 537. |
Han B Q. Principle and Application of Refrigeration and Air Conditioning [M]. 2nd ed. Beijing: China Machine Press, 2003: 537. |
[1] | 杨欣, 王文, 徐凯, 马凡华. 高压氢气加注过程中温度特征仿真分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 280-286. |
[2] | 宋嘉豪, 王文. 斯特林发动机与高温热管耦合运行特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 287-294. |
[3] | 张思雨, 殷勇高, 贾鹏琦, 叶威. 双U型地埋管群跨季节蓄热特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 295-301. |
[4] | 晁京伟, 许嘉兴, 李廷贤. 基于无管束蒸发换热强化策略的吸附热池的供热性能研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 302-310. |
[5] | 黄琮琪, 吴一梅, 陈建业, 邵双全. 碱性电解水制氢装置热管理系统仿真研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 320-328. |
[6] | 程成, 段钟弟, 孙浩然, 胡海涛, 薛鸿祥. 表面微结构对析晶沉积特性影响的格子Boltzmann模拟[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 74-86. |
[7] | 张化福, 童莉葛, 张振涛, 杨俊玲, 王立, 张俊浩. 机械蒸汽压缩蒸发技术研究现状与发展趋势[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 8-24. |
[8] | 吴馨, 龚建英, 靳龙, 王宇涛, 黄睿宁. 超声波激励下铝板表面液滴群输运特性的研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 104-112. |
[9] | 叶展羽, 山訸, 徐震原. 用于太阳能蒸发的折纸式蒸发器性能仿真[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 132-140. |
[10] | 张双星, 刘舫辰, 张义飞, 杜文静. R-134a脉动热管相变蓄放热实验研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 165-171. |
[11] | 毕丽森, 刘斌, 胡恒祥, 曾涛, 李卓睿, 宋健飞, 吴翰铭. 粗糙界面上纳米液滴蒸发模式的分子动力学研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 172-178. |
[12] | 张义飞, 刘舫辰, 张双星, 杜文静. 超临界二氧化碳用印刷电路板式换热器性能分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 183-190. |
[13] | 陈爱强, 代艳奇, 刘悦, 刘斌, 吴翰铭. 基板温度对HFE7100液滴蒸发过程的影响研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 191-197. |
[14] | 刘明栖, 吴延鹏. 导光管直径和长度对传热影响的模拟分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 206-212. |
[15] | 王志国, 薛孟, 董芋双, 张田震, 秦晓凯, 韩强. 基于裂隙粗糙性表征方法的地热岩体热流耦合数值模拟与分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 223-234. |
阅读次数 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
全文 146
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摘要 416
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||