一种冷凝器的优化设计方法

摘要

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G_opt；5、根据制冷剂侧换热方程计算出最优管长L_opt：。本发明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。

主权项

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R_ext为常数，水侧质量流速m_cm、进出口温度T_cmi和T_cmo固定；步骤2、确定总温度惩罚因子TTP的关系式：TTP＝ΔT_dr+ΔT_sr/2；其中，ΔT_dr为传热驱动温差，ΔT_sr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：${\alpha }_{\mathrm{opt}}={\left[\frac{q^2}{0.5(m+1)·C}\right]}^{\frac{1}{m+2}};$其中，C为系数，m为指数；步骤4、根据换热关联式式中，${\mathrm{Re}}_{\mathrm{eq}}=\mathrm{Gd}[(1-x)+x{({\rho }_L/{\rho }_G)}^{1/2}]/{\mu }_L,{\mathrm{Pr}}_L=\frac{{\mathrm{Cp}}_L·{\mu }_L}{{\lambda }_L},$确定制冷剂侧最优质量流量G_opt；其中，Nu、Re、Pr是三个准则数，d‑管径，λ_L‑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，ρ_L‑制冷剂饱和液体密度，ρ_G‑制冷剂饱和蒸汽密度；μ_L‑制冷剂饱和液体动力粘度；Cp_L‑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_opt：$L_{\mathrm{opt}}=\frac{G_{\mathrm{opt}}·d·(h_{\mathrm{ri}}-h_{\mathrm{ro}})}{4q};$其中，h_ri为制冷剂进口焓值，h_ro为制冷剂出口焓值。