冷冻冷藏装置冷风机性能试验研究

摘要

冷风机(空气冷却器)是冷冻冷藏装置普遍使用的制冷设备,由紫铜管铝翅片蒸发器和轴流风机组合而成。多年来,工程上选型采用的冷风机相关性能参数都参考国外同类冷风机产品的试验数据并打一定的折扣。自从改革开放以来,尤其是近几年我国冷风机生产企业得到飞快发展,设计和生产加工水平得到很大提高。可是,无论是工程应用企业还是生产加工企业对国产冷风机的实际性能知之甚少,在很大程度上影响了冷风机的性能提高和技术创新。不同冷风机其技术性能参数和热传导效果有很大差异,而冷风机性能的好坏直接影响到整个系统的制冷效果。因此,研究国内冷风机实际性能及其影响因素,定量掌握常用冷风机的实际制冷量和传热系数,对于冷风机的生产加工和实际应用具有重大意义。
　　现在国内冷风机的生产对紫铜和铝等金属的消耗量相当大,在整个冷库系统中,冷风机的金属消耗量和成本都占有较大比例。尽快推进冷风机换热性能的研究,建立完善的冷风机性能数据库,不仅可以提高冷风机本身的性能和使用效率,还可以降低冷风机的能耗达到节能减排的目的。因此,冷风机性能的研究一直是制冷技术应用领域一个很重要的研究课题。
　　鉴于以上所述,本课题建设了符合国家相关标准 GB/T25129-2010和 SB/T10795-2012的冷风机性能测试试验室,建立了冷风机数学计算模型,并以10台不同的冷风机为研究对象,在校准箱温度为4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃七种工况下,利用空气侧热平衡法和制冷剂侧焓差法精确测试出不同冷风机的实际制冷量,分析试验数据绘制出制冷量、传热系数以及送回风温差等冷风机热工参数在不同工况下的变化曲线,对影响冷风机传热性能的主要因素进行分析;对冷风机传热系数的理论值与试验值进行了对比研究,分析两者存在较大差异的原因;研究风机变频和压缩机变频对冷风机性能的影响,从冷风机的消耗功率、单位换热面积配风量、生产工艺、制造水平和结构等方面总结出传热系数存在差异的原因,为进一步提高冷风机的设计及生产加工水平提供了依据。
　　研究结果表明,试验室测试精度较高,两种方法测试冷风机的制冷量误差小于5％;9号冷风机传热系数理论计算值和试验值误差为70%,理论计算可以研究冷风机传热系数的变化趋势,但是要想获得传热系数的准确值只能进行试验研究;1—4号冷风机名义制冷量相比实测制冷量偏差率依次为:23.8%、22.9%、28.5%和30%,实际制冷量都没有达到标牌所示名义制冷量;蒸发管为叉排布置形式的冷风机比顺排布置形式的冷风机传热系数大29.4%,制冷量大6.2%;内螺纹铜管冷风机比光滑管冷风机传热系数大18.65%,制冷量大12.4%;不同冷风机传热性能相差较大,7号冷风机平均传热系数最大,为34.0 w/(m2·k),3号最小,为10.6 w/(m2·k);内螺纹管冷风机单位换热面积配风量约为205 m3/h,光滑管冷风机的单位换热面积配风量为186 m3/h,并且送回风温差在2.55℃和4.11℃区间变化时传热性能较好。风机频率从30Hz增加到60Hz,传热系数增加31.5%,送回风温差由5.15℃降至3.1℃,当风机频率达到50Hz时,冷风机供冷量达到最大值6.031kw,冷风机所配置的风机功率和风量是有最佳点存在的。

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第一章 前 言

1.1 课题研究背景

1.2 研究现状与进展

1.3 本课题研究的意义

1.4 本课题研究的内容

第二章 冷风机的设计计算和数学模型的建立

2.1 数学模型的假设

2.2 湿空气物性参数的计算

2.3 冷风机的传热计算

2.4 冷风机的流动阻力计算

2.5 冷风机的结构计算

2.6 冷风机数学模型的计算流程

第三章 冷风机性能试验室的介绍

3.1 试验室建设背景

3.2 试验室总体结构

3.3 冷风机试验系统和参数控制

3.4 冷风机试验室技术参数

3.5 冷风机实验系统操作规程

3.6 注意事项

第四章 冷风机性能试验方案和试验误差分析

4.1 冷风机性能试验工况

4.2 冷风机制冷量测试方法

4.3 数据处理方法

4.4 试验误差分析

第五章 冷风机性能试验结果及其分析讨论

5.1 冷风机实际制冷量的研究

5.2 冷风机性能理论值与试验值的对比分析

5.3 冷风机传热系数的研究

5.4 冷风机送风与回风温差的研究

5.5 变频调节对冷风机性能影响的研究

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢