بررسی عددی تأثیر هندسه نازل پخش کن یک اواپراتور بر یکنواختی توزیع مبرد سیکل تبرید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

در این پژوهش، با شبیه سازی عددی پخش کن اواپراتور، تاثیر قطر نازل پخش کن بر یکنواختی توزیع جریان بین مدارهای اواپراتور با سه معیار اساسی توزیع یکنواخت از جمله کسر حجمی، سرعت و افت فشار داخل این تجهیز برودتی مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت و مدل دو فازی اویلرین کوپل شده با مدل VOF و در نظر گرفتن معادلات پیوستگی و مومنتم و کسر حجمی فازهای مایع و بخار و وجود نیروهای بین فازی مانند نیروی درگ و نیروی جرم افزوده و نیروی روغن کاری دیواره و صرف نظر کردن از معادلات انتقال حرارت و انتقال جرم، به صورت پایا و شبه گذرا شبیه سازی انجام گرفته است. سه قطر به اندازه های 9/1 میلی متر، 7/5 میلی متر و 20 میلی متر برای نازل پخش کن که در وضعیت افقی نصب شده است، در نظر گرفته شده.مبرد a455R با خواص ترمودینامیکی و ترموفیزیکی در دمای اشباع 4- درجه سانتی گراد از خروجی شیر انبساط دارای کیفیت بخار 25 درصد و کسرحجمی 98/0 و سرعت فاز مایع 12/3 متر بر ثانیه و سرعت فاز گاز 94/0 متر بر ثانیه، ابتدا وارد لوله ای به قطر 25 میلی متر و طول 1200 میلی متر می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است، با کاهش اندازه قطر نازل می توان ضمن افزایش سرعت فازهای مایع و گاز و اختلاط بیشتر جریان، از ته نشین شدن فاز مایع در مدارهای پایین اواپراتور جلوگیری کرد که این امر ضمن بهبود توزیع مبرد بین خروجی های پخش کن، تبادل حرارت کویل انبساط مستقیم و به طور کلی ضریب عملکرد سیستم را افزایش می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical Investigating the Effect of the Nozzle on the Uniformity of the Refrigerant Distribution of the Evaporator Distributor

نویسندگان [English]

  • Mohammad Salehi
  • Miralam Mahdi
Department of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this research, by numerically simulating an evaporator diffuser, the effect of three points on the flow, including nozzle diameter, mixing chamber diameter, and diffuser installation direction, on three uniform performance characteristics, including volume fraction, velocity, and pressure drop inside this refrigeration equipment, was studied. Using ANSYS Fluent software and a two-phase Eulerian model coupled with the VOF model, and considering the continuity and momentum equations, volume fraction of the liquid and vapor phases, and the existence of interphase forces such as drag force, added mass force, and wall lubrication force, and ignoring the heat transfer and mass transfer equations, the simulation was performed in a steady and quasi-transient manner. In the first stage, three diameters of 1.9 mm, 5.7 mm and 20 mm were considered for the nozzle of a diffuser installed in a horizontal position. Then, three diameters of 15.22 mm, 15.28 mm and 15.34 mm were considered for the mixing chamber and finally, three mounting positions of vertical up, vertical down and horizontal were considered for the diffuser.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Refrigerant
  • evaporator
  • distributor
  • CFD

مراجع

 1. Kim, J., Braun, J. and Groll, E.A., 2008. Analysis of Refrigerant Flow Distribution. Evaporators. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. Paper 966. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/966.
2. Qing, H., Chi, Z. and Jiangping, C., 2014. Experimental and cfd investigation of R410a distributors for air conditioner, International journal of air conditioning and refrigeration. 22(02). 144002. https://doi.org/10.1142/S2010132514400021.
3. Bowers, C., Wrocklage, D., Elbel, S. and Hrnjak, P.S., 2014. Improvements in Refrigerant Flow Distributi on Using an Expansion Valve with Integrated Distributor. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. Paper 1458. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1458.
4. Nakayama, M., Sumida, Y., Hirakuni, S. and Mochizuki, A., 2000. Development of a Refrigerant Two-Phase Flow Distributor for a Room Air Conditioner. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. Paper 497. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/497.
5. Zou, Y. and Hrnjak, P., 2016. CFD Simulation of R134a and R410A Two-Phase Flow in the Vertical Header of Microchannel Heat Exchanger. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. Paper 1719. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1719.
6. Li, G., Braun, J.E., Groll, E.A., Frankel, S.H. and Wang, Z., 2002. Evaluating the Performance of Refrigerant Flow Distributors. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/593.
7. Li, G., Frankel, S.H., Braun, J.E. and Groll, E.A., 2002. Application Of CFD Models To Two-Phase Flow In Refrigerant Distributors. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/592.
8. Li, H. and Hrnjak, Predrag S., 2014. Quantification of Liquid Refrigerant Distribution in Parallel Flow Microchannel Heat Exchanger Using Infrared Thermography. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1374.
9. Hong, L., Li, P., Lew, J.V. and Juarez-Robles, D., 2021. Experimental study of the flow distribution uniformity in flow distributors having novel flow channel bifurcation structures. Experimental Thermal and Fluid Sci. 37, pp. 142–153 .https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2011.10.015.
10. Lee, W.J., Lee, H. and Ji, H.J., 2021. Numerical evaluation of the range of performance deterioration in a multi-port mini-channel heat exchanger due to refrigerant mal-distribution in the header. Appl. Therm. Eng. 185, 116429. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.116429.
11. Bowers, C.D. and Hrnjak, P.S., 2008. Developing Two-Phase R134a Flow after an Expansion Valve in an 8.7mm Tube. International Refrigeration and Air conditioning Conference. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/969.
12. Mehmet, D., Mehmet, H.S., Ekrem, Ç. and Ergin B., 2018. Computational Simulation of Two Phase Flow in a Refrigerant Distributor. Sinop. Uni. J. Nat. Sci. 2(2), pp. 79-88. https://www.researchgate.net/publication/325012653.
13. Yao, Y. and Hrnjak, P., 2021. Effect of Orientation on Performance of The Refrigerant Distributor. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. https://docs.lib.purdue.edu/iracc/2153.
14. Mahmood, R.A., 2020. Case study of liquid suction heat exchanger in a mechanical refrigeration system using alternative refrigerants. International Journal of Engineering & Technology, 9(3), pp. 644-649. https://doi.org/10.14419/ijet.v9i3.30777.
15. Sarkar, S., 2021. Computational Fluid Dynamics (CFD) Modeling of Two Phase Refrigerant Flow in Evaporator Refrigerant Distribution System. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. https://docs.lib.purdue.edu/iracc/2267.
16. Pu, L., Nian, L., Zhang, D., Gu, T., Liu, M., Zhou, Y., Yuan, F. and Chen, W., 2021. Study of refrigerant mal-distribution and optimization in distributor for air conditioner. Sustainable Energy Technol. Asses. 46, 101261. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101261.
17. Derun, Z., Liang, P., Luozhu, N., Zhongyi M.,Tangtang, G., Min, L. and Yachen Z., 2021. Optimization study on the structure and the flow of a refrigerant distributor for air conditioner. International Journal of Refrigeration, 131, pp. 847-856. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2021.07.040.
18. Tang, H., Zhang, T. and Liu, X.H., 2020. Experimental study on refrigerant maldistribution in a fin-and-tube evaporator for a direct expansion air-conditioning system. Energy Build., 208(1), 109638. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.109638
19. Fei, P. and Hrnjak, P.S., 2004. Adiabatic Developing Two-Phase Refrigerant Flow in Manifolds of Heat Exchangers. Air Conditioning and Refrigeration Center, University of Illinois. 61801. https://hdl.handle.net/2142/12316.
20. Raid, M.,Khalid, S., Veyan, A., Enass, M., Ahmad, S.B. andLokman, A., 2021. Two phase flow development of R134a in a horizontal pipe: computational investigation. International Journal of heat and technology. 39(5), pp. 1532-1540. https://doi.org/10.18280/ijht.390515.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار