节能基础科学34节能ENERGYCONSERVATIONNO.012023CO2微通道平行流蒸发器换热特性仿真分析梁方董波*秦妍陈聪李维仲（大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室，辽宁大连116024）摘要：提出一种适用于CO2微通道平行流蒸发器的稳态仿真模型，利用分布参数法分析了百叶窗翅片侧空气与扁管内CO2耦合传热并编制程序。模型考虑了空气侧的干、湿工况与蒸发器出口制冷剂是否有过热度的情况，模型数值解与试验结果吻合，可用于指导优化设计。关键词：二氧化碳；微通道蒸发器；换热特性；百叶窗翅片中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：1004-7948（2023）01-0034-05doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.009引言CO2作为拥有优良环境性能和换热性能的自然工质，近年来在汽车空调、热泵、复叠式制冷等领域被广泛应用。与常规换热器相比，CO2微通道平行流蒸发器具有高效、耐压、制冷剂充注量小等优点。Kim[1]等研究CO2汽车空调蒸发器的换热性能，得到空气侧和制冷剂侧的换热系数计算关联式。石冬冬[2]等研究CO2微通道平行流蒸发器在不同结构参数和工况下的换热规律。为了解决空气流量或迎风面积较小时空气出口计算温度异常的问题，改进了空气侧的计算方法，并对运行参数状况和换热特性进行仿真分析。1建立蒸发器分布参数模型1.1CO2侧换热系数CO2在蒸发器中的两相沸腾过程经历环状流、间歇流、干涸区和雾状流等阶段。制冷剂侧换热系数计算采用Cheng[3]的CO2流动沸腾传热模型，利用环状流和间歇流的分界点、干涸点将整个沸腾过程划分为三大区域。Cheng模型涵盖了CO2沸腾换热的所有流型，预测精度较高。（1）间歇流与环状流分界点干度为：xIA=■■1.81/0.875(ρv/ρl)-1/1.75(μl/μv)-1/7+1■■-1(1)式中：ρv——气相密度，kg/m3；ρl——液相密度，kg/m3；μl——气相动力黏度，N·S/m2；μv——液相动力黏度，N·S/m2。（2）干涸点为：xDI=0.58exp■■■■0.52-0.67We0.17vFr0.348v()ρl/ρv0.25()q/qcrit0.7(2)式中：We——韦伯数；Fr——弗劳德数；下标v——气态相关参数；下标l——液态相关参数；qcrit——临界热流密度。qcrit=0.131ρ0.5vγ[g(ρl-ρv)δ]0.25(3)式中：γ——流体表面张力；g——重力加速度，取9.8m/s2；δ——液膜厚度，m。（3）干涸前两相区CO2侧换热系数为：hnb=131(P/Pcrit)-0.0063[-lg(P/Pcrit)]-0.55m-0.5q0.58(4)hcb=0.0133■■■■■■■■■■4Gr(1-x)δμl(1-ε)0.69Pr0.4lklδ(5)S=■■■■■1,x
