[发明专利]一种结霜工况下翅片管蒸发器的性能计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却系统中蒸发器的设计技术，特别是一种结霜工况下翅片管蒸发器的性能计算方法。

背景技术

结霜是制冷工程及冷冻冷藏领域中最常见的现象之一。各种大中型冷库、小型的制冷装置(如速冻机、电冰箱、冷柜等)、船舶制冷装置，以及船舶冷藏运输集装箱都无一例外地存在制冷蒸发器的盘管结霜问题。霜的形成会使空气流通通道变窄、风量减少、空气的压力损失变大，最终会完全堵塞蒸发器，严重阻碍空气与冷媒之间的换热，减少换热量；而且霜层自身的导热系数小，增大了空气侧的传热热阻，会影响热传导，最终降低蒸发器的整体传热系数。蒸发器的性能预测包括蒸发器的制冷量以及霜层生长情况的预测，目前对蒸发器的性能预测通常采用无结霜工况热量测试方法，再根据设计人员的经验并结合蒸发器的运行工况对测试结果进行一定的修正。但是结霜工况对蒸发器的性能影响比较大，热量测试的方法也比较复杂。

目前，在设计开发阶段，翅片管式蒸发器在结霜工况下的性能预测大多是参考以前的实验结果以及采用人为估计的方法，导致效率低，准确度不高，同时也使设计出来的蒸发器性能与所需要达到的性能差距较大，造成原材料的浪费比较严重。

发明内容

为了解决现有技术的不足和缺陷，本发明要提出一种能够准确、高效地预测蒸发器在结霜工况下的制冷量以及霜层随运行时间的生长状况的翅片管蒸发器的性能计算方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种结霜工况下翅片管蒸发器的性能计算方法，包括如下步骤：

A、确定蒸发器的运行工况：根据标准湿空气物性资料编制湿空气物性计算类，所述的湿空气物性包括含湿量、焓、密度、比容、导热系数和露点温度；根据冷媒物性资料编制冷媒物性计算类，所述的冷媒物性包括温度、压力、干度、密度、焓、熵、导热系数、比容和汽化潜热；根据用户输入的蒸发器湿空气入口参数和蒸发温度，调用湿空气物性计算类和冷媒物性计算类计算蒸发器的运行工况，所述的蒸发器湿空气入口参数包括温度和相对湿度；所述的运行工况包括由冷媒蒸发温度计算的饱和压力、焓、冷媒的汽化潜热；

B、设定蒸发器的除霜周期t、计算时间间隔△t和初始霜层厚度，霜层厚度的默认值为零；

C、设定蒸发器的结构参数和换热管连接关系：根据用户的输入设定蒸发器结构参数，所述的结构参数包括管径、管间距、翅片形状、翅片间距，并根据所述结构参数计算蒸发器的换热面积；

D、根据用户的设定进行蒸发器计算区域的划分；

E、计算初始化：根据步骤D划分的计算区域和步骤A计算的蒸发器的运行工况，设置蒸发器每个计算区域的初值，所述的每个计算区域的初值包括湿空气的入口温度、含湿量，冷媒的入口焓值、压力；每个计算区域的含湿量通过假定每个计算区域冷媒的焓差和空气的温度差推定湿空气含湿量的变化量；

F、根据用户设定的风机静压特性曲线和蒸发器的静压损失确定蒸发器的风量；根据蒸发器霜层厚度求出空气流经蒸发器的静压损失，用所述的静压损失和风机的静压特性曲线联合求解蒸发器运行时的风量；所述的风机静压特性曲线由风机生产厂家提供或者通过实验室测得；

静压损失的计算公式如下：