一种冷凝器的优化设计方法，其步骤如下：设定约束条件；确定总温度惩罚因子TTP的关系式： ；将总温度惩罚因子TTP表示为换热系数α的函数，通过求TTP的极点得到换热系数α的最优值：；根据换热关联式，确定制冷剂侧最优质量流量Gopt；5、根据制冷剂侧换热方程计算出最优管长Lopt：。本发明专利技术利用制冷剂冷凝换热过程中的两个温度降直观地反映由传热和压降带来的不可逆损失，提出了制冷剂冷凝换热性能潜力评价指标PEC及总温惩罚因子TTP的概念，当换热系数α为定值时或热流密度q固定时，制冷剂在压降及传热方面的能量损失情况的评判指标，为冷凝器的优化设计提供了一个新的思路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及机械制冷装置的
，具体设及。
技术介绍
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，人们对建筑环境的舒适性 要求不断提高，暖通空调在建筑中的应用也越来越广泛，由此产生的能耗便随之增加，约占 建筑总能耗的50%?60%。当前能源紧缺的严峻形势，使得制冷、空调及热累系统中的能 耗负荷成为能源行业内不容回避的一个问题。如何有效利用节能措施来提高系统能源利 用效率，同时缓解生产企业的成本压力，已经成为制冷、空调及热累行业的一个重要发展目 标。 冷凝器是制冷过程中的核屯、部件，在制冷系统中占有非常重要的份额，其运行特 性直接影响整个系统的制冷、制热能效和能耗情况，因此，提高系统能效比的一个重要环节 就是进行冷凝器的优化设计。 目前国内外对冷凝器研究总的趋势是；通过传热机理和强化传热的研究，开发高 效、紧凑、重量轻、可靠性高的新型冷凝器；结合计算机模拟技术、人工智能技术来革新设计 方法，基于系统目标对冷凝器进行优化设计。对于制冷、空调及热累系统来说，若采用高效、 紧凑的冷凝器，可W使整个装置的体积和重量减小，能耗降低，因此，冷凝器的优化设计势 在必行。 在进行冷凝器的设计时，从热力学的角度讲，传热系数越大，传热驱动温差就越 小，可W减小由传热带来的系统不可逆损失。但是，从传热学的角度看来，当热负荷一定时， 较小的传热温差会导致换热面积的增大；该又会带来两个问题：首先换热器结构尺寸会增 力口，无疑会增加系统的制造成本；其次较大的换热面积会使工质在流动过程中的摩擦压降 增加，那么由压降带来的系统不可逆损失（体现为制冷剂饱和温度降）也会相应增加；也就 是说，传热不可逆损失随着换热面积的增大而减小，压降不可逆损失恰恰相反，因此，在完 成一定传热负荷的情况下，存在一个冷凝器的结构优化问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，该方法在管径一定 的情况下，寻求最优管长，使传热和压降带来的系统不可逆损失达到最小，提高系统能量利 用率，节省成本。 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是；，其步骤如 下：[000引步骤1、设定约束条件；平均热流密度q恒定，外部传热热阻R。,,为常数，水侧质量 流速叫。、进出口温度Temi和T "。固定； 步骤2、确定总温度惩罚因子TTP的关系式；TTP = ATdt+AT,t/2 ;其中，AT&为传 热驱动温差，A TJ%制冷剂侧压降相关制冷剂饱和温度降； 步骤3、将总温度惩罚因子TTP表示为换热系数a的函数；【主权项】1. ，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、设定约束条件：平均热流密度q恒定，外部传热热阻Rrart为常数，水侧质量流速 、进出口温度TjP Tan。固定；步骤2、确定总温度惩罚因子TTP的关系式：TTP = Λ Tto+Λ Tsy2 ;其中，Λ 1^为传热驱 动温差，制冷剂侧压降相关制冷剂饱和温度降； 步骤3、将总温度惩罚因子TTP表示为换热系数α的函数 ，通过求 TTP的极点得到换热系数α的最优值：其中，C为系数，m为指数； 步骤4、根据换热关联式，式中，，确定制冷剂侧最优质量流量G_; 其中，Nu、Re、Pr是三个准则数，d-管径，λ ^制冷剂饱和液体导热系数，G-制冷剂质 量流，X-无量纲数的制冷剂干度，Pf制冷剂饱和液体密度，Pe-制冷剂饱和蒸汽密度； μ ^制冷剂饱和液体动力粘度；Cp^制冷剂饱和液体定压比热容； 步骤5、根据制冷剂侧换热方程计算出最优管长L_:其中，为制冷剂进口焓值，h 为制冷剂出口焓值。2. 根据权利要求1所述的冷凝器的优化设计方法，其特征在于，所述传 热驱动温差ΔΤλ:，制冷剂侧压降相关制冷剂饱和温度降ATot:，其中，Ts为冷凝温度，Φ ω和f ω采用压降 关联式计算得到。3. 根据权利要求2所述的冷凝器的优化设计方法，其特征在于，所述传热驱动温差 Δ Tt和制冷剂侧压降相关制冷剂饱和温度降Λ T #关系为：Λ T t · Λ L= PEC，其中PEC为 制冷剂冷凝换热性能评价指标，且PEC = C ·( a )m。4. 根据权利要求1或3所述的冷凝器的优化设计方法，其特征在于，所述系数C取决于 制冷剂性质和管径大小。5. 根据权利要求1所述的冷凝器的优化设计方法，其特征在于，所述管径d对于非圆形 管的几何形状，用水力直径替代管径。6. 根据权利要求1所述的冷凝器的优化设计方法，其特征在于，所述冷凝器为套管式 逆流换热冷凝器。【专利摘要】，其步骤如下：设定约束条件；确定总温度惩罚因子TTP的关系式：；将总温度惩罚因子TTP表示为换热系数 α 的函数，通过求TTP的极点得到换热系数 α 的最优值：；根据换热关联式，确定制冷剂侧最优质量流量 Gopt ；5、根据制冷剂侧换热方程计算出最优管长 L opt：。本专利技术利用制冷剂冷凝换热过程中的两个温度降直观地反映由传热和压降带来的不可逆损失，提出了制冷剂冷凝换热性能潜力评价指标 PEC 及总温惩罚因子 TTP 的概念，当换热系数 α 为定值时或热流密度 q 固定时，制冷剂在压降及传热方面的能量损失情况的评判指标，为冷凝器的优化设计提供了一个新的思路。【IPC分类】G06F17-50【公开号】CN104537138【申请号】CN201410626520【专利技术人】王方, 范晓伟, 高龙, 连之伟, 王仕元, 徐菂, 陈洁, 张鹿, 付一珂 【申请人】中原工学院【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年11月10日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷凝器的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设定约束条件：平均热流密度q恒定，外部传热热阻Rext为常数，水侧质量流速mcm、进出口温度Tcmi和Tcmo固定；步骤2、确定总温度惩罚因子TTP的关系式：TTP＝ΔTdr+ΔTsr/2；其中，ΔTdr为传热驱动温差，ΔTsr为制冷剂侧压降相关制冷剂饱和温度降；步骤3、将总温度惩罚因子TTP表示为换热系数α的函数：通过求TTP的极点得到换热系数α的最优值：αopt=[q20.5(m+1)·C]1m+2;]]>其中，C为系数，m为指数；步骤4、根据换热关联式式中，Reeq=Gd[(1-x)+x(ρL/ρG)1/2]/μL,PrL=CpL·μLλL,]]>确定制冷剂侧最优质量流量Gopt；其中，Nu、Re、Pr是三个准则数，d‑管径，λL‑制冷剂饱和液体导热系数，G‑制冷剂质量流，x‑无量纲数的制冷剂干度，ρL‑制冷剂饱和液体密度，ρG‑制冷剂饱和蒸汽密度；μL‑制冷剂饱和液体动力粘度；CpL‑制冷剂饱和液体定压比热容；步骤5、根据制冷剂侧换热方程计算出最优管长Lopt：Lopt=Gopt·d·(hri-hro)4q;]]>其中，hri为制冷剂进口焓值，hro为制冷剂出口焓值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王方，范晓伟，高龙，连之伟，王仕元，徐菂，陈洁，张鹿，付一珂，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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