[发明专利]一种板翅式蒸发器的优化参数确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种板翅式蒸发器的优化参数确定方法。

背景技术

板翅式换热器具有传热效率高，结构紧凑，适应性强等特点，它不仅在空气分高、乙稀生产和合成氨石化设备上得到广泛应用，而且在天然气液化和分离、航空、汽车、内燃机车、氢氦液化、制冷及空调设备上也具有巨大的应用前景。其设计计算一般包括两种类型的问题——校核性计算和设计性计算。校核性计算是对已有换热器的换热能力进行核算或变工况计算；设计性计算是根据给定的工作条件及换热量，确定所需要的换热面积，进而决定换热器的具体尺寸。

电子战的要求，使机载电子设备不断增多，发热量不断增大，常规的空气循环制冷系统已无法满足电子设备发热量增长的需要，不能完全保证电子设备的可靠性和安全性。兼有蒸发制冷循环的综合热管理系统可以解决这一问题，那么这势必涉及到新型的蒸发器。该换热器是环控系统中带走热载荷的主要设备，民用的蒸发器因为不用过多考虑占地面积的需要，体积一般都比较大，而飞机上的环控系统设备最重要就是要考虑重量和体积，而板翅式蒸发器的优点正好可以很好地符合体积和重量要求。

一直以来，板翅式换热器主要运用于飞机环控系统的开式空气循环，主要有两种形式：干式(冷热两侧的空气都没有相变)、湿式(热侧空气被冷却后有相变，即有凝结水产生)。这两种形式的设计计算都比较简单，在诸多文献中已经有详细介绍，比较适用于刚才提到的干式和湿式换热器，而对于传热过程比较复杂的蒸发器，参数确定方法需要改进，以便使得设计更为合理。

发明内容

本发明的一个实施例，提出了一种方法，其在对板翅式蒸发器建模的基础上，确定蒸发器芯体的参数。用该方法设计的蒸发器可同时满足制冷量和压力损失的要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种适合两相流换热的板翅式蒸发器的参数确定方法，其特征在于包括：

用热侧质量流速和冷侧质量流速作为迭代变量；

确定热侧传热系数；

确定冷侧传热系数；

根据热侧质量流速、冷侧质量流速、热侧传热系数和冷侧传热系数，确定换热器尺寸。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的芯体参数确定示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的蒸发器参数确定的流程图。

图3是流程图，显示了确定两侧传热系数的步骤过程。

具体实施方式

现有技术的设计方法主要适合于气体流动的换热器，而随着工业的发展，紧凑式换热器如板翅式换热器已经不再局限于单相气体的流动，而是越来越多地被用作蒸发器和冷凝器，即两相流体的换热，因此本方法在气体紧凑式换热器设计方法的基础上进行改进，提出了一种适合两相流换热的板翅式蒸发器的参数确定方法。

在根据本发明的一个实施例的适合两相流换热的板翅式蒸发器的参数确定

方法中，先确定能同时满足压降和效率要求的板翅式蒸发器数学模型，其

中包括：

-忽略冷、热流体传热壁面的热阻

壁面热阻的量级一般为10-6，两侧流体热阻的量级一般10-3，因此与两侧流体热阻相比，壁面热阻可忽略不计；

-仅考虑流动方向上的一维换热

板翅式蒸发器的翅片当量直径为1～5mm，与几百毫米甚至上千毫米的流道长度相比很小，其他方向的换热对流体换热影响很小；

-引入蒸发器的已知条件

流体参数：允许最大压降、两侧工质类型、流量、进口温度和进口压力；

结构参数：要求达到的效率、翅片形式、翅片材料、隔板材料、侧板材料、封条材料；

-以叉流作为流动方式

蒸发器两个很重要的特性指标为换热效率和压降，因此本方法确定以上述四个条件为已知参数，并以满足换热效率和压降作为最终目标的数学模型。

设热边流体(下标用h表示)流动长度为a，冷边流体(下标用c表示)流动长度b，非流动方向的尺寸为c(见图1)。

热流体的迎风面积(即流体的来流横截面积)为bc，冷流体的迎风面积为ac。

根据本发明的一个实施例的适合两相流换热的板翅式蒸发器的参数确定方法包括：

A)把两侧质量流速G_h和G_c作为迭代变量(步骤101)。

用下述近似关系式，分别计算热侧质量流速G_h和冷侧质量流速G_c的初次估计值：