Brix, Wiebke

Denne afhandling omhandler numerisk modellering af strømningsfordelinger i en minikanalfordamper til luftkonditionering. Det undersøges, hvorledes en ujævn fordeling af luftstrømningen og en ujævn fordeling af væske og damp i indløbsmanifolden påvirker kølemiddelfordelingen i de parallelle kanaler. Endvidere undersøges, hvordan de ujævne fordelinger påvirker fordamperens kølekapacitet. Fordampermodellen er en endimensionel model, der antager stationær strømning. Som testcase anvendes en fordamper bestående af to parallelle multiport minikanaler, og der anvendes to forskellige kølemidler, R134a og R744 (CO2), i simuleringerne. Generelt viser resultaterne at reduktionen af kølekapaciteten pga. ujævn luftstrømning eller ujævn fordeling af væske og damp er større for R134a end for CO2. En sammenligning af reduktionen af kølekapaciteten med reduktionen af det areal, der er i berøring med kølemiddel i to-fase tilstand viser, at kølekapaciteten reduceres betydelig mere end to-fase arealet, såfremt en ujævn luftstrømning er årsagen til kapacitetsreduktionen. Derimod reduceres kølekapaciteten og to-fasearealet i næsten samme grad, når en ujævn fordeling af væske og damp i indløbsmanifolden er årsagen til kapacitetsreduktionen. Kombineres ujævn luftstrømning og ujævn fordeling af væske og damp, ses at en ujævn luftstrømning til en hvis grad kan kompenseres ved en passende ujævn fordeling af væske og damp. Styres overhedningen i de enkelte kanaler til at være ens, opnås en kølekapacitet, der er meget tæt på optimum. Et studie af følsomheden overfor parametervariationer viser, at forløbet af trykgradienten i kanalerne har væsentlig betydning for hvor store kapacitetsreduktionerne pga. ujævne fordelinger af væske og damp i indløbsmanifolden og af luftstrømmen vil være. En høj gradient i den første del af kanalerne viser sig at være hensigtsmæssig.This thesis is concerned with numerical modelling of flow distribution in a minichannel evaporator for air-conditioning. The study investigates the impact of non-uniform airflow and non-uniform distribution of the liquid and vapour phases in the inlet manifold on the refrigerant mass flow distribution and on the cooling capacity of the evaporator. A one dimensional, steady state model of a minichannel evaporator is used for the study. An evaporator consisting of two multiport minichannels in parallel is used as a test case and two different refrigerants, R134a and R744 (CO2), are applied in the numerical experiments using the test case evaporator. The results show that the reduction in cooling capacity due to non-uniform airflow and non-uniform liquid and vapour distribution is generally larger when using R134a than when using CO2 as refrigerant. Comparing the capacity reductions with reductions of the area covered by refrigerant in a two-phase condition shows that the capacity decreases significantly more than the two-phase area when imposing a non-uniform airflow. On the other hand the reductions in capacity and in two-phase area are almost equal when imposing a non-uniform distribution of the liquid and vapour in the inlet manifold. Combining non-uniform airflow and non-uniform liquid and vapour distribution shows that a non-uniform airflow distribution to some degree can be compensated by a suitable liquid and vapour distribution. Controlling the superheat out of the individual channels to be equal, results in a cooling capacity very close to the optimum. A sensitivity study considering parameter changes shows that the course of the pressure gradient in the channel is significant, considering the magnitude of the capacity reductions due to non-uniform liquid and vapour distribution and non-uniform airflow. It is found that a large pressure gradient in the first part of the channel is beneficial

Online Research Database In Technology

Modelling refrigerant distribution in minichannel evaporators

http://orbit.dtu.dk/ws/files/5877282/PhD_Wiebke_final.pdf

Modelling refrigerant distribution in minichannel evaporators

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology