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制冷体系中节流元件毛细管的知识研究及算数模拟分析

添加人:admin 发布时间:2013/2/1 10:35:07 来源:中国冷库网

 
  在数学模型中,通过入口的压力和既定的控制容积压降,可以得出控制容积的出口压力,再假设一个控制容积的温降,从而得出出口处的假设温度,依据滞止焓保持不变的原理,通过不断改变控制容积的温降,使得出口的滞止焓等于入口的滞止焓,从而确定出口的温度值。根据方程即可得出既定压降值所对应的控制容积的长度,由此从毛细管入口一直计算到毛细管出口,即达到出口的压力值时,整个计算完毕。对于汽化点的确定,本程序中忽略了亚稳态的影响,即当压力降到饱和压力值时就开始汽化,在程序中,随着对过冷区内压力的降低,其值逐步接近温度所对应的饱和压力,当接近到一定程度后,将饱和压力作为控制容积的出口压力,再根据滞止焓恒定的原理来确定出口温度,从而确定汽化点的位置。在毛细管的出口处也是同样处理。
  p为控制容积既定的压力降,T为控制容积假设的温降,pb为温度所对应的饱和压力,Tb为压力所对应的饱和温度,E为滞止焓,pend为毛细管出口处的压力,下标d代表一个误差范围,即认为前后两次迭代值的差在此误差范围之内则计算完毕。其正常沸点温度分别为氮气774K,氩气873K,甲烷1117K,乙烷1845K,丙烷2311K,异丁烷2613K。
  压力、温度、比容、干度沿毛细管长度方向的分布计算条件是,毛细管内径为1mm,标态下流量为5Nm3/h,毛细管入口压力为18MPa,出口压力为0.5MPa,入口温度为140K,见。由可以看出,在过冷区内,工质的温度不变,而压力则线性下降,同时工质的流速也保持不变,在进入两相区后,压力、温度都开始非线性下降,比容、干度则开始上升。
  毛细管内径为1mm,毛细管入口压力为18MPa,出口压力为05MPa,入口温度为140K.依次改变工质流量,计算表明,毛细管长度随着流量的增大而减小,即说明在入口条件已定的情况下,流量越大,达到出口条件时所需的毛细管长度越小。当然,这需要考虑整个制冷系统的因素,可以预见,因为流量与整个系统存在一个优化关系,那么毛细管长度的选择也与整个系统、流量存在一个优化关系,流量的大小与毛细管的长度的确定应使系统的COP值达到最优。这是以后工作的重点。
  毛细管内径对长度的影响计算条件为:标态流量为5Nm3/h,毛细管入口压力为18MPa,出口压力为05MPa,入口温度为140K.依次取不同的毛细管内径,得出毛细管的长度,可以看出,随着毛细管内径的增加,达到毛细管出口条件所需的毛细管长度迅速增大,且上升较快,说明毛细管内径对毛细管长度的影响非常大。在确定整个系统的运行参数时,毛细管的内径是非常重要的一个参数。
  入口过冷度对毛细管长度的影响计算条件为:毛细管内径为1mm,标态流量为5Nm3/h,毛细管入口压力为18MPa,出口压力为05MPa.依次改变入口温度,即改变了入口过冷度,计算得出过冷区长度和两相区长度,也使得毛细管总长度增加。而入口过冷度的增大使得毛细管汽化点的压力也发生了变化,随着过冷度的增加,汽化点的压力降低,使得两相区的压降减小,从而使两相区的长度变短。
  计算条件是毛细管内径为1mm,标态流量为5Nm3/h,毛细管入口压力为18MPa,出口压力为03MPa,入口过冷度均为10K,计算了毛细管过冷区长度和总长度。可以看出,随着高沸点异丁烷含量的增加、低沸点甲烷含量的减少,毛细管过冷区长度减小,总长度也在减小。高沸点组元的增加,使得混合物工质的汽化点压力升高,也就使过冷区压降减小,从而长度变小。同样的,高沸点组元首先蒸发出来,使得毛细管内的加速压降升高,阻力变大,使得压力迅速降低,故达到毛细管的出口压力所需的长度变短,从而总长度减小。