2018传热传质学年会集

学术会 ，，，李艳（工业大学环境与能源市朝阳区平乐园100号（， ，: ：。[1]，50%以上[2]。因此换热器上结霜的研究是结霜研究领3,4][][5,][7,]Km等7]7×60m霜做了究出了霜厚度和表面度的实验联式[8研究了16×6×0.5mNG[]。d=4mm1cm29的基温度t0，实验中肋片是水平的。霜表面温度用红外线测温仪（OMEGAOS418-LS） 测量，在-60~-10C范围内精度是±1C，在-10C~0C范围内精度是±0.1C，霜的表面发射率取0.97[12,13]。空气温度由空调系统调节，精度为±0.5C，气温另用T型精度±2%；空气相对湿度用温湿度测量仪测量（OMEGARH511。实验前肋片和冷板用砂纸打磨，用溶液擦拭，用去离子水擦洗，干燥后用聚氯乙烯薄膜覆盖。调节冷板温度至实验要求值，稳定5到10分钟后，将冷板和直肋上的薄膜取下，结霜实验开始每隔5分钟拍摄霜层 安放的显微镜和CCD 均值作为该时刻的霜表面温度。实验持续2小时，在实验结束时测量霜筒重量，测量精1.氮气瓶；2.进气阀；3.液氮罐；4.出气/液管阀；5.保温箱；6.放空阀；7.显微镜-1；8.CCD头-1；9.冷板；10.圆截面直肋；11.冷光源；12.显微镜-2；13.CCD头-2；14.Agilent数据采集系统；15.计算机-1；16.计算机-2；17.计算机-3.1:（30%，50%70%三个档位变化，在每档空气湿度内，肋基温度分别维持在-180C，-160C和-140C进行实验，以期研究空气湿度和肋基温度对肋片结霜的影响。图2所示是肋片上结霜的一个典型过程，肋中部的是霜层的俯视图，肋端则是霜层的左视图。由3min时肋端的霜层生长看出：在结霜初期，霜此时肋下缘还未被霜晶完箭头所指。随着时间的推移，霜层沿肋高的生长渐趋（17min（45min（1%左右，长方式是以冷表面附近由水汽凝华或微小水滴冻结形成的冰晶粒子沉积为主导机制 17 45 85 120（tw=-140C,ta=25C,35δ和霜表面温度Tfst的变化。δ和霜表面温度Tfs均在相仿的数值范围内变化。RH30%，50%70%时，霜厚分别在6.1~6.5mm，6.8~7.0mm，6.8~7.4mm之间变化；霜表面温度分别在-29增加，霜表面温度整体随之升高。将肋基温度为-180C，RH50%70%的两条RH=30%的霜厚图和霜表面温度图中，可以清晰地看出这一趋势。对于平均霜厚度的影响，RH=30%RH=70%的霜厚图显示，肋基温度为-180C时的霜厚总体高于肋基温度为-160C和-140C的霜厚；RH=50%RH=70%时，肋基温度为-140C的霜厚曲线是靠下的。可以说厚度数据显示肋基温度对霜层生长的影响较弱，但t=25t=25t=-180C,t=25t=-180C,-7-6-tt( - - -1 t

-

t3RH=30%时平均霜厚δ和霜表面温度Tfs随时间的变t=25t=25Ct=-180t=-160t=-140t=25Ct=-180t=-160t=-14076-5tt(-3 -10 t

-

t4RH=50%时平均霜厚δ和霜表面温度Tfs随时间的变t=25t=25Ct=-140t=25Ct=-180t=-160t=-140 -6-tt(-3 -10 t

-

t5RH=70%时平均霜厚δ和霜表面温度Tfs随时间的变f和霜层导热系数f说明的是，根据大量的实验观察[10，][7,1]（图()，图4a)，图5()20n20n不便直接应用。同样根据大量的实验观察，低温冷面上所结霜层与雪相似[10,11]。相关

fgcm，导热系数的单位是W(mK)3ff基温度t0f和导热系数f1。看出霜层物性值也可按空气相对湿20C40C，同一空气相对湿度下，不同肋基温度14%。1f和导热系数f列

t0=-180ff

t0=-160f f

t0=-140f fkg

W(m

kg

W(m

kg

W(m2.2热系统，则t时刻通过霜筒传向肋表的热量可用下式计算[13]：ln(DtdtΦ=2flt(tfs,tln(Dtdt

lt，Dt，tfs,t分别是t时刻的霜筒长度和平均直径，以及霜表面平均温度。鉴于霜层较小的导热系数和铝较大的导热系数，将肋片表面平均温度取为肋基温度t0。其实，这d dx2=mx0,

0

t

;xH,d

emxe2mH12fAlln(Dtd 2fAlln(Dtd继而可以计算随霜层增长肋效率f的变化。将无霜时肋基温度t0下的热通量Φ0和肋效率f2。2不同肋基温度t0时的hhcW%-180-160-140hhchr分别是对流换热系数和辐射表面传热系数。计算过程参考文献[13]0.2[13,16]，铝的243W(mK)[13]Pra查自文献[17]。RH30%50%64.60%63.88% 6RH=30%时热通量Φ和肋效率f随时间的变 7RH=50%时热通量Φ和肋效率f随时间的变3

8RH=70%时热通量Φ和肋效率f随时间的变JieunHwang,KeumnamCho.Numericalpredictionoffrostpropertiesandperformanceoffin-tubeheatexchangerwithinfinunderfrosting[J].InternationalJournalofRefrigeration,2014,46:59-68.C.Th.Sanders.Theinfluenceoffrostformationanddefrostingontheperformanceofaircoolers[D].DelftUniversityofTechnology,1974.underfrostcondition[J].InternationalJournalofHeat&FluidFlow,2011,32(1):249-260.DLDSilva，CJLHermes，CMelo.First-principlesmodelingoffrostaccumulationonfan-dtube-finevaporators[J].AppliedThermalEngineering,2011,31(14-15):2616-2621.LingyanHuang,ZhongliangLiu,YaominLiu,YujunGou,JietengWang.Experimentalstudyonfrostreleaseonfin-and-tubeheatexchangersbyuseofanovelanti-frostingpaint[J].ExperimentalThermalandFluidScience,2009,33:1049-1054. mmadAmini,AhmadR.Pishevar,MahmoodYaghoubi.Experimentalstudyoffrostformationonafin-and-tubeheatexchangerbynaturalconvection[J].InternationalJournalofRefrigeration,2014,46:37-KyoungminKim,Jung-SooKim,Kwan-Soo.Characteristicsoffrostformationontwo-dimensionalfinsanditsempiricalcorrelations[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2010,53:2670–2675.XiaominWu,ShanHu,FuqiangChu.Experimentalstudyoffrostformationoncoldsurfaceswithvariousfinlayouts[J].AppliedThermalEngineering,2016,95:95-105.HyoMinJeong,HanShikChung,EldwinDjajadiwinata,PilHwanKim,YongHunLee.Experimentalstudyonthecharacteristicsoflongitudinalfinair-heatingvaporizersindifferentseasons[J].JournalofMechanicalScienceandTechnology,2008,22:981~990.NumericalsimulationoffrostingbehavioranditseffectonadirectcontactambientairZhongliangLiu,YuwanDong,LIYanxia.Anexperimentalstudyoffrostformationoncryogenicsurfacesunderconvectionconditions[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2016,97:569-577.LiyanLi,ZhongliangLiuYanxiaLI,YuwanDong.Frostdepositiononahorizontalcryogenicsurfaceinconvection[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2017,113:166–175.JunseiKondo,Hiromiyamazawa.MeasurementofSnowSurfaceEmissivity.GeophysicalInstitute,TohokuUniversity,1985.，.传热学(第四版).高等教育.Yang,D.-K.,Lee,K.-S..Dimensionlessc