Авторы

Расчетно-экспериментальное обоснование эффективной работы испарителя в составе автономного кондиционера

DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-2-22-29
УДК 697.975.4

Расчетно-экспериментальное обоснование эффективной работы испарителя в составе автономного кондиционера

Дмитриев Д. О., Сулин А.Б., Полторацкий М. И.

Ссылка для цитирования: Дмитриев Д.О., Сулин А.Б., Полторацкий М.И. Расчетно-экспериментальное обоснование эффективной работы испарителя в составе автономного кондиционера. // Вестник Международной академии холода. 2024. № 2. С. 22-29. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-2-22-29 [Dmitriev D.O., Sulin A.B., Poltoratsky M.I. Calculation-experimental substantiation of effective work for an evaporator in the self contained air conditioner. Journal of International Academy of Refrigeration. 2024. No 2. p.22-29. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-2-22-29]

Аннотация
Рассмотрено влияние на холодопроизводительность установки кондиционирования воздуха неравномерностей в поле скоростей воздушного потока, набегающего на фронтальное сечение трубчато-ребристого испарителя непосредственного кипения. Проведено численное моделирование, расчёт в специализированных программных пакетах характеристик испарителя при неравномерном обдуве и проведено экспериментальное исследование, подтверждающее результат моделирования. Установлено, что вследствие неравномерности поля скоростей воздушного потока и некорректной работы терморегулирующего вентиля производительность испарителя в случае неравномерного обдува не соответствует заявленной изготовителем. С целью повышения производительности испарителя предложено новое схемное решение распределения хладагента в трубных проходах и выполнено моделирование режимных параметров теплообменника модернизированной конфигурации при не перпендикулярном угле атаки воздушного потока. По результатам экспериментальных исследований аппарата подтверждены результаты математического моделирования и установлено, что его производительность после модернизации соответствует заявленной производителем. Предложенное решение не приводит к увеличению габаритных размеров установки и к изменению остальных компоненты системы. Описанная методика по изменению трубных проходов испарителя успешно распространена на другие типоразмеры автономного судового кондиционера.

Ключевые слова: испаритель, воздухоохладитель, неравномерность воздушного потока, автономный кондиционер.

Список литературы

1. Захаров Ю.В.Судовые устнановки кондиционирования воздуха и холодильные машины. – 3 изд. Ленинград: Судостроение, 1972. 584 с.

2. Чичиндаев А.В.Оптимизация полей температур и термических напряжений в первичном теплообменнике системы кондиционирования воздуха / А.В. Чичиндаев, И.Г. Диомидов // 10 Международная конференция «Авиация и космонавтика–2011»: тез. докл., Москва, 8-10 нояб. 2011 г. СПб.: Мастерскаяпечати, 2011. С. 51-52.

3. Идельчик И.Е.Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – 3-е изд. Москва: Машиностроение, 1992. 672 с.

4. Mahmoud K., Khaireldin F., Hicham El H., Jalal F., Rani T., Mehdi M. Multi-passage concept applied to water-air cross flow tubes-and-fins heat exchangers. Thermal modelling and feasibility study. International Journal of Thermofluids. 2023. No 17.

5. Absar A., Rajan K., Anil Singh Y., Ranjit Kumar A.Trends of Recent Developments in HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) Systems: A Comprehensive Review, Materials Today: Proceedings, 2023.

6. Harun B., Stephen D., Edward K. Levy numerical modeling of finned heat exchangers. Applied Heat Engineering. 2013. No. 61. pp. 278-288.

7. Ge Y.T., Cropper R. Modeling and performance evaluation of CO₂ gas coolers with finned tubes for refrigeration systems. Applied Thermal Engineering. 2009. No. 29. pp. 957-965.

8. Xinyu Z., Yunting G., Jining S. CFD analysis of the performance of CO2 gas coolers with finned tubes under different inlet air supply conditions. Energy and artificial environment. 2020. No. 3. pp. 233-241.

9. Arafat A. Bhuiyan, A.K.M., Sadrul I. Thermal and hydraulic performance of finned tube heat exchangers at different flow ranges: a review of modeling and experiments. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. No. 101. pp. 38-59.

10. Chiou J.P. Deterioration of thermal performance of a cross-flow heat exchanger due to flow unevenness. Heat transfer. 1978. No. 100. pp. 580-587.

11. Jonas H.-V., James N., Michael W.The influence of inlet conditions on air-side hydraulic resistance and uneven flow distribution in industrial air heaters. International Journal of Heat and Fluid Flows. 2011. No. 32. pp. 834-845.

12. Paolo B. Experimental study of the influence of air flow unevenness on the performance of a fin-tube heat exchanger. International Journal of Refrigeration Engineering. 2015. No. 59. P. 65-74.

13. Холодильное оборудование // Морсвязьавтоматика. [Электронный ресурс]: URL: unicont.com/climate/ (дата обращения: 19.06.2023).

14. HVAC SYSTEMS. Guntner. [Electronic resource]: URL: guntner.com/applications/hvac (date of application: 15.06.2023).

15. SOLIDWORKS – All Products by Domain. SOLIDWORKS. [Electronic resource]: URL: https://www.solidworks.com/product/all-products (date of application: 24.09.2023).