论文部分内容阅读
航空航天器中的蒸发循环制冷系统存在一些动态的运行环境,本文主要针对航空航天器的旋转状态会影响制冷剂的冷凝换热特性的问题,运用理想制冷循环的基本原理,设计了以R22为工质的蒸发循环制冷系统,通过Catia对实验台进行三维可视化布局,合理搭建R22的冷凝换热实验台,利用板式换热器的旋转来模拟航空航天器的旋转状态。实验中通过调节电机转速、R22进口温度、R22进口流量等主要参数,得到了旋转状态下R22的部分冷凝换热特性,这对机载蒸发循环制冷系统的理论设计提供一定的指导作用,实验研究的主要结论如下:(1)板式换热器垂直放置的静止条件下,冷却水流量从7~15m3/h增大时,冷却水侧与R22侧的冷凝传热系数都增大,对数平均温差呈下降趋势;冷却水侧吸热量增大幅度较大,总热损失随冷却水流量增大而减小。(2)旋转状态下,冷却水流量对R22冷凝的影响与静止条件下类似,但影响程度不同。冷却水流量从7~9m3/h,转速从12~48rpm变化时,随着冷却水流量与转速的增大,总传热系数与R22侧冷凝传热系数都增大,冷却水侧受旋转的影响较大,换热系数较静止状态增大了20.3%;R22蒸汽流动与传热受旋转影响相对较小,R22冷凝传热系数最多增大4.1%。(3)旋转状态下,R22侧冷凝传热系数受转速的影响较大,对于相同的R22进口过热度,R22侧冷凝传热系数随转速的增大而增大,在48rpm时增大最多为4.3%;对于相同的转速,R22侧冷凝传热系数随R22进口过热度的增大而上下波动,且转速越大波动幅度越大,但波动幅度不超过1%。(4)旋转状态下,R22进口流量的增加使得总换热量随之增大,转速从12~48rpm增大时,冷却水侧传热系数分别增大了6%、9.1%、10.8%、11.9%,R22侧受流量以及旋转的影响较大,48rpm转速条件下比静止条件增大了37.9%。(5)旋转对R22进口压力无影响,低转速下,R22出口压力保持不变,高转速下,R22出口压力增大,其进出口压差减小,R22出口压力随时间变化保持不变;冷却水进口流量随转速的增大而减小,随时间变化上下波动,但总体保持不变。(6)对板式换热器垂直放置的静止条件与旋转状态下的R22冷凝传热进行了实验关联式的拟合,得到了冷凝努赛尔数与出口冷凝液的雷诺数、普朗特数以及旋转数的关系式,并将关联式回归值与实验测量值对比,发现具有较好的拟合精度,静止条件下误差在±15%以内,旋状态下误差在±20%以内。