关键词：纳米流体;;纳米制冷剂;;冷凝器;;汽车空调
摘 要：高效的汽车空调较大程度降低整车尤其是电动车能耗。纳米制冷剂以其高效的换热性能正在逐渐受到国内外研究人员广泛关注,相关研究表明,将纳米制冷剂应用于制冷剂系统,能有效提高制冷系统能效。本课题主要研究纳米制冷剂在电动汽车空调系统应用效果,采用物性参数计算-仿真-实验的技术路线对R134a-Fe_3O_4纳米制冷剂的流动与传热进行研究。通过研究不同模型下的纳米制冷剂热物性参数,采用合适的理论模型求解得到1%、2%、3%和5%浓度下的R134a-Fe_3O_4纳米制冷剂热物性参数计算式。基于格子Boltzmann方法,从介观角度研究纳米制冷剂在管中流动与传热情况,得到不同浓度的纳米制冷剂传热效果;采用CFD仿真模拟方法,从宏观角度研究纳米制冷剂在汽车空调局部冷凝器中换热情况,分析不同浓度下纳米制冷剂的流动和传热特性。搭建汽车空调实验平台系统,对R134a制冷剂和1%浓度的R134a-Fe_3O_4纳米制冷剂分别进行实验测试,分析对比实验测试结果与仿真计算结果。研究结果表明,纳米制冷剂相比于纯制冷剂换热性能有大幅提高。基于格子Boltzmann方法计算得到,R134a-Fe_3O_4纳米制冷剂气体的换热量相比于R134a制冷剂提升比例最高可达39.89%,纳米制冷剂液体提高比例最高可达5.83%;CFD仿真模拟结果发现,R134a-Fe_3O_4纳米制冷剂气体的换热量相比于R134a制冷剂提升比例最高可达149.7%,纳米制冷剂液体提高比例最高可达6.22%。实验测试室温下,1%浓度R134a-Fe_3O_4纳米制冷剂在汽车空调系统中的性能系数COP提高了4.75%。从仿真计算结果和实验测试结果均发现,纳米制冷剂相比于纯制冷剂应用在汽车空调系统中,在换热量和性能系数上都有大幅提高。
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