淺析管式多效蒸發器的特性

發布時間：2023-03-06 01:51:01 人氣：627 來源：本站

本文以管式多效蒸發器為研究對象，采用分布參數法建立模型，模型中水與制冷劑間的換熱視為逆流換熱，多效蒸發器中制冷劑在管內流動，主要經歷從兩相到過熱的過程，但為了提高模型的通用性、更加全地研究多效蒸發器的動態特性，在模型中考慮了過冷區以及過冷沸騰區。

在某些工況下，制冷劑雖經膨脹閥后壓力下降，但仍有可能以過冷狀態進入多效蒸發器。此時，制冷劑溫度低于相應壓力下的飽和溫度，管壁溫度也不高于該飽和溫度。隨著制冷劑不斷被加熱和所接觸的管壁溫度越來越高，制冷劑將進入過冷沸騰狀態，在此區域中，雖然制冷劑的主流溫度還低于相應壓力下的飽和溫度，而管壁溫度已高于該飽和溫度。

在制冷劑貼近管壁的地方會產生少量小氣泡，在其進入主流的過程中又迅速消失。這樣，在這一區域的換熱系數就要高于純粹的過冷區。當制冷劑的主流溫度達到相應壓力下的飽和溫度時，產生的氣泡越來越多并且不再消失，換熱系數也在迅速提高，這就是所謂的核態沸騰。

而多效蒸發器動態參數模型的建立包括管內制冷劑側、金屬管壁和管外水側三部分。在建立多效蒸發器的動態分布參數模型方程時先做以下假設：
1.制冷劑在管內為一維流動；
2.忽略制冷劑的軸向導熱；
3.忽略重力對制冷劑流動的影響；
4.不考慮制冷劑的粘性耗散效應；
5.管外水的流動亦視為一維流動，且忽略水側的壓降；
6.不計管壁徑向熱阻；
7.套管外壁保溫良好，其散熱損失視為零。

在有效假設的情況下，引入邊界條件，邊界條件的引入是為了確定微分方程具體解的形式，對于數值計算，正確的給定邊界條件也是很重要的。入口流量。水側的邊界條件為：入口溫度，入口流量。

其中，穩態模型的求解只需知道邊界條件即可，而對于動態模擬由于多了時間變量，還要給出相應的初始條件，以確定下一時刻的物理參數值。動態問題可以看作是它在初始時刻處于某個穩定狀態，由于某些條件的變化引起的非穩態過程。

如果這些條件一直保持下去而不再發生變化，則必定達到另一個穩定狀態。經初始的穩態求解后，在穩態熱力學方程中加入時間項，就不難求得在已知邊界值的條件下的動態模型解。

故本文先計算穩態工況，在穩態工況的基礎上，再改變邊界條件，加入流量的階躍變化條件，以獲得動態模型的解。

在管式多效蒸發器的變化過程中，起初的參數變化是非常劇烈的，使用較小的時間步長；隨著各參數逐漸地趨于穩定，變化不再明顯，則采用較大的時間步長。

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