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人们消费水平的提高、生活方式的转变带来了方冰需求量不断上升,但是目前方冰机存在能效低,能耗大的缺点。本文以日产冰量1吨的方冰机作为研究对象,通过耗冷量计算与(火用)分析方法对现有方冰机系统进行热力学分析,探讨了方冰机系统用能情况;针对(火用)损失系数较大的蒸发器进行优化,基于Workbench传热模拟对蒸发器进行热工分析,说明蜂窝板换热器能有效地提高蒸发器的换热性能。运用CFD方法对蜂窝板结构参数优化进行研究,选用Mixture模型以及UDF编译对制冷剂进行相变模拟,探讨了蜂窝板焊点直径、焊点间距、板间距、折流焊道数量及长度多个结构参数对蒸发器传热性能以及阻力性能的影响,确定了符合方冰机实际工况的结构参数搭配方案,得到结论主要如下:(1)方冰机系统(火用)损失大,能源利用率低。通过(火用)分析计算,系统整体(火用)损失为77.76%,其中蒸发器(火用)损失率较高,(火用)损失系数为30.51%,主要原因是传统蒸发器结构形式存在不足,制冷剂铜管与制冰格传热面积小,导致热阻较大。(2)蜂窝板结构能有效提高蒸发器换热性能。通过Workbench瞬态传热模拟以及肋片传热计算,结果表明,采用蜂窝板换热器进行优化,接触面积增加,传热热阻降低,能耗损失减少,对提高制冰机能效有着积极作用。(3)板间距对蜂窝板综合性能有显著影响,焊点间距次之,焊点直径影响较弱。(4)在本文研究范围内,板间距与焊点间距越小,焊点直径越大,折流焊道数量越多,长度越大时,蜂窝结构越紧凑,制冷剂工质流动过程中扰动越强烈,换热效果更明显,换热性能越好,但是同时阻力系数增加,阻力变大,影响换热器的综合换热性能。相反,当流体流动空间增加,阻力减小,使传热性能变差;结合方冰机实际工况,在本次优化设计中,选用焊点直径D=7mm,板间距H=11mm,焊点间距L=40mm,折流焊道数量为3,长度为400mm的结构参数搭配可以获得最佳的综合性能。