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毛细管换热器在海水源热泵中的应用研究

2020-01-11 10:30:36浏览:8 来源:清洗联盟   

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毛细管换热器在海水源热泵中的应用研究

摘要:模拟夏季和冬季在两种情况下,除热热交换器相同的毛细流动,与媒体,每单位面积的热传递不同管的长度,管的长度的条件下,用相同的速度增加时,单位不同的媒体中其他地区的热的影响。结果表明,对于毛细管选择热交换器的更短的长度,适于分别冬季和夏季,乙二醇和水的水溶液作为热交换介质的管更小的体积分数。

关键词:毛细管换热器清洗

0、引言

海水源热泵系统利用海洋中储存的能量,为人类生活制冷、供暖,实现了海水利用的最大化。该系统在北欧一些国家得到了规模化应用,在亚洲一些国家也出现了部分试点工程。

大连地区三面环海、一面环山的地理优势使其拥有丰富的海水资源,其优越的地理条件也受到了研究者的广泛关注。2005年11月,大连市被评为全国唯一的海水源热泵技术规模化应用示范城市。

目前,毛细管网在空调采暖领域应用时多作为末端换热装置,贴在房间围护结构表面下方,形成辐射墙面、辐射吊顶或辐射地面,构成毛细管网辐射采暖系统同。目前,海水源热泵取冷和取热模式常采用抛管式换热器、海岸井取水和直接取水模式,但是以上各模式均有较大的局限性,海水源热泵空调系统项目要在中国得到规模化应用,还需解决多方面的问题。

因此设计合理的海水源热泵换热系统就显得格外重要。

1、大连地区海水温度变化

大连山地丘陵,低平原,全地形呈北高南低,北宽南窄,地处北半球暖温带..受海水影响,大连地区冬季无严寒,夏季无凉爽,最冷月份为1月,平均气温-5°C;最热月份为8月,平均气温24°C。

由于地理纬度和中国海岸的影响因素从该不同的区域,在沿海水域温度变化率走极端大小和发生,生长的时间,而冷却水温度,全年范围的长度的变化率等方面有很大的不同。大连地理位置偏北,夏季比一般推15D〜20D后黄河。由于海洋比北京和石家庄的同纬度相似的调节作用,围绕大连20D夏末的时候,和哈尔滨。为了说明的分别在1月,5月和11月冬,春,夏,秋四季的代表性的便利。海表面温度1个月2℃〜6℃,5月6℃〜18℃的8月20℃〜24℃,11月8日℃〜19℃。大连年平均空气温度并示于图水温度趋势。

2、参数条件

确定当毛细管两侧的流体之间存在温差时,管内介质将向管外释放热量或从管外吸收热量。单位面积换热计算公式G为:9=G,式①中,q为单位面积换热,w/m2:m为换热介质的流量,Ke/s:C.为换热介质的比热容,J/G-K):为换热器进出口温差,C;L为毛细管长度,m;W为毛细管宽度,m。

本文对海水源热泵毛细管换热器进行了数值模拟分析,并对三维模型进行了简化。 确定的参数如下: a)大连海洋表面温度冬季为0 °c,夏季为29 °c:

介质在管内的平均温度为15°C,介质在毛细管中的流动为0.2m/s:c)表1是物理参数M:d表2~4是介质在管内的物理参数。

3、毛细管换热器数值模拟分析

本文采用PPR管为毛细管材料,单支毛细管外径4.3mm,壁厚0.85mm,网由间距为10mm~40mm的塑料毛细管组成。取0.2m、0.5m、1M、2m、3M毛细管计算。夏季采用体积分数分别为20%和30%的乙二醇水溶液进行试验。冬季,由于水在0℃结冰,试验采用体积分数分别为20%和30%的乙二醇水溶液。以管长为0.2m的三维模型为例,简化模型为毛细管外海水。

为了简化计算,将传热介质的入口和出口表面简化为绝热表面,沿毛细管长度两侧简化为对称表面。 换热器内传热介质的流速对阻力的影响很大,因此换热器内传热介质的流速较小,流动形式为层流。 在毛细管模拟实验中,海水流向与管内介质流向一致。

本文采用FLUENT仿真软件进行仿真计算,采用稳态计算方法模拟冬季热量提取和夏季热量释放两种工况..不同介质、不同浓度的毛细管换热器的单位面积传热,以及相同流量、相同介质下不同管长的单位面积传热。

4、结果与分析

本文所设计的走热,冬季和夏季热两种情况。防止水从使用的20%乙二醇水溶液冬季体积分数和的30%乙二醇水溶液中的体积分数冻结在冬天,除热的比较:

夏季用20%和30%乙二醇溶液比较放热。

4.1在冬季,采用管长分别为0.2 m、0.5 m、1 m、2 m 和3 m 的毛细管换热器,研究了不同介质对毛细管换热器单位面积传热的影响,并根据公式1计算了毛细管单位面积传热量。 冬季单位换热量变化。

可以看出,同一介质在不同管长的毛细管换热器中越长,单位面积的传热越小:随着毛细管换热器长度的增加,管内介质不断向前移动,温度降低,与管外海水的温差减小,传热效应逐渐减小,导致单位面积的热交换随着管长的增加而减小。同一管径*****积分数不同的乙二醇水溶液,单位面积的传热量不同..根据数据,体积分数较小的乙二醇水溶液单位面积的传热比体积分数较大的水溶液具有更大的传热。

4.2夏日条件夏天热交换单元的变化。用的热在夏季条件和冬季条件下进行热计算结果规律的表达 - 以每管增加单位长度的传热面积。在夏季条件下管条件中的0.2米的流速/ s时,管成为3M的0.2米长度,则每单位面积加热约14%的降低。

夏季以水为介质,与体积分数分别为20%和30%的乙二醇溶液进行比较。由图4可以看出,在相同管长下,作为管内介质的单位面积水的换热比B-2水溶液大。因此,在夏季,可以选择水作为传热介质。

5、结语

在冬季可选乙二醇水溶液作为热交换介质管更小的体积分数毛细管热交换器:0.2M管长度,流速0.2米的条件下/ S,最多每单位面积的热传递到750 /米。在夏季,水被选择作为热交换介质:在管长Q.2m,2米/秒,最多每单位面积的热传递到630W /平方毫米的流率。

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