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随着我国国民经济的快速发展,特别是铁路行业的突飞猛进,对空调客车的需求日益增多,空调客车是客车发展的必然趋势。随着空调客车的进步,对客车空调机组也提出了更高的要求,希望能研制出更好更加符合客车空调发展趋势的新型空调机组。目前,全国铁路部门正大力推广节油、节电、节水、新能源等关键技术的应用,客车空调机组是重点耗电装备之一,应是节能减排重点对象,而换热器的优劣直接关系到空调机组的性能,传统的管翅式换热器虽然技术较为成熟,容易装配,但效率较低,已不能满足客车空调高效的需要。平行流换热器是一种结构紧凑,传热性能好和压降低的微通道换热器。本文将平行流冷凝器应用到列车空调中,并对冷凝器进行了计算、仿真和优化研究。
本文首先对平行流冷凝器结构参数进行计算,包括有效换热面积、流通面积和水力直径等,结合适合平行流冷凝器和R134a制冷剂的换热和压降关联式,运用分布参数法和效能—传热单元数法(ε—NTU),建立平行流冷凝器稳态数学模型并进行数值计算,得到制冷剂过冷度,冷凝器换热量,各个相区长度和平行流冷凝器外形尺寸。利用仿真软件研究了平行流冷凝器冷凝风速和结构参数对其换热性能的影响情况,并得到平行流冷凝器在工况变化时的动态响应情况,为平行流空调机组控制规律及优化设计提供参考。最后文章以冷凝器换热量和冷凝空气阻力为优化目标,以扁管宽度、翅片高度、翅片间距、百叶窗长度、百叶窗间距为优化参数,以正交设计法为优化工具,得到平行流冷凝器的结构参数优化组合方案。并将优化的平行流冷凝器应用于空调机组,经过仿真计算得到冷凝换热量和能效比,结果能够满足轨道车辆空调需要,且更加高效节能。