[发明专利]换热器分液均匀的优化设计方法

说明书

技术领域

本发明属于空调零部件的设计方法领域，特别涉及一种换热器分液均匀的优化设计方法。

背景技术

换热器是空调系统的一种重要部件，通过将冷媒输送到换热器内的不同换热管来进行热交换。而在实际使用过程中由于存在风场不均、高度差等因素的影响，换热器内不同换热管所对应的区域会出现换热量不同的情况，因此需要调整输送到各个换热管的冷媒量来适应各个换热管的换热量，从而提高冷媒的使用率。为了达到合理分液，人们通常采用分液装置使冷媒以不同流量分流进换热器内的不同换热管进行换热。

现有技术中，分液装置中实现分液功能的主要零件为分液毛细管，分液装置连接多根分液毛细管，多根分液毛细管再分别连接多条换热管，通过控制分液毛细管的长度和孔径来控制流进各换热管的冷媒量。当分液毛细管孔径一定时，其长度越长，分液毛细管对冷媒的阻力也越大，其流量也相应减少。于是分液装置的研究重点就落到了毛细管长度的配比上，合理的配比能充分利用冷媒，从而提高空调换热效率。

现有技术中，人们得出分液毛细管的较佳长度配比的手段是在实验室内设计出空调整机的模型，然后对模型进行实体实验，然后检测换热管出口的冷媒的温度，如过热则说明该路冷媒不足，然后修改分液毛细管的尺寸后再实验，通过反复进行上述工作，最终得出一个较理想的分液毛细管配比。这样的分液毛细管设计方法存在以下缺点：(1)需要制造实体模型并不断修改分液毛细管的尺寸，耗费较多的人力物力，损耗大；2)实验时间较长且方法复杂，当换热器换热管较多时，所需的工作量将是巨大的且繁琐的，传统的方法难以实现。

发明内容

本发明的目的是提供了一种换热器分液均匀的优化设计方法，其可快速并准确地得出分液毛细管尺寸的相互关系。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

1、一种换热器分液均匀的优化设计方法，其包括以下步骤：

A、采用FLUENT软件建立换热器模型，其中换热器模型内设置多条换热分路，每条换热分路包括换热管以及与换热管相连的分液毛细管，运行FLUENT软件对该换热器模型进行风场模拟，模拟出其换热表面的风速分布情况，据此得出各换热管的空气侧理论风速；

B、使用步骤A得出的各换热管的空气侧理论风速来计算出各换热管的空气侧对流换热系数；

C、使用步骤B得出的各换热管的空气侧对流换热系数计算出各换热管所对应的壁面热流密度和冷媒进口流速；

D、使用FLURNT软件建立换热管模型，使用换热管模型来进行每条换热管在步骤C所得的该换热管所对应的壁面热流密度和冷媒进口流速的情况下的换热模拟，从而得出该换热管的冷媒换热压降；

E、把冷媒进入分液毛细管前的压力与流出换热管后的压力间的差值记为换热分路的工作压降，根据步骤D所得的各换热管的冷媒换热压降和各换热分路由于所处环境对冷媒造成的环境压降，计算出：为了使各换热分路的工作压降一致，各分液毛细管所需要对冷媒造成的阻力压降的相互关系；

F、根据步骤E得出的各分液毛细管所需要对冷媒造成的阻力压降的相互关系，计算得出各分液毛细管所需的尺寸的相互关系。

本发明的换热器分液均匀的优化设计方法，其通过使用FLUENT软件模拟换热器内部的空气流动情况及各换热管的冷媒换热情况，得出各换热管的冷媒换热情况，据此得出各换热管的冷媒换热压降；根据各换热管的冷媒换热压降，假设在冷媒被合理利用的情况下，反推出各分液毛细管需要对冷媒造成的阻力压降，最后得出各分液毛细管所需的尺寸，所得结果准确。本方法具有以下优点：(1)通过建造虚拟模型来模拟换热器工作时的状况，计算周期短，节省人力物力，且节能环保；(2)通过电脑运行即可得出结果，操作简便，且修改模型方便，可适应复杂的模型。

附图说明

图1为本发明的换热器分液均匀的优化设计方法的主要步骤。

图2为换热器的二维模型简图。

图3为气流的流动状况图。

图4为风速分布图。

图5为各换热管的壁面热流密度。

图6为各换热管的冷媒进口流速。

图7为各换热管的冷媒换热压降。

图8为设定第一条分液毛细管的阻力压降为0时，其他分液毛细管所对应的阻力压降。

图9为设定第一条分液毛细管的长度为0时，其他分液毛细管的长度。

附图标记包括：

1——换热器、2——换热管、3——分液毛细管、4——冷媒流动方向；