Visualisatie van tweefasenstroming-koudemiddel in de verdeler van een verdamper

13 mei 2022

Amerikaanse onderzoekers hebben de prestaties van een koudemiddelverdeler (voor een verdamper) in kaart gebracht, door tweefasenstroming zichtbaar te maken. De verdeler is een typische venturi-verdeler, geschikt voor een R134a-systeem met een koelvermogen van rond de 4 kW dat met vier circuits is verbonden.

 
Drie factoren die van invloed zijn op de tweefasen-stroomverdeling zijn door de wetenschappers onderzocht: massastroom (kg/sec), kwaliteit (damp/totale stroom) aan de inlaat van de verdeler, en de oriëntatie. Daarbij is de uniformiteit van de massastroom per circuit, de kwaliteit bij de verdamperinlaat en het vermogen van elk circuit vastgelegd.

Hogesnelheidscamera legt stroomregimes vast
Om de tweefasen-stroomregimes die het expansieventiel verlaten en de verdeler-instromen te visualiseren, hebben de onderzoekers een transparante verdeler gebouwd met de exacte geometrie van een originele verdeler. Een hogesnelheidscamera heeft de tweefasen-stroomregimes vastgelegd. De beelden die ermee zijn gemaakt, zijn vervolgens gebruikt om een relatie te leggen tussen stroomregimes en de prestaties van de verdeler.

Twee benaderingen voor betere stroomverdeling
Na het verkrijgen van resultaten voor het oorspronkelijk verdelerontwerp hebben de onderzoekers de twee benaderingen toegepast, in een poging de stroomverdeling te verbeteren. De eerste benadering omvatte de handmatige aanpassing van de weerstand van elk circuit afzonderlijk om uniforme massastromen te bereiken, de tweede de homogenisering van het stroomregime door een stromingsrestrictie in de vorm van een opening in de verdeler toe te voegen vóór de verdeling in vier circuits. De afwijkingen van de gemiddelde capaciteit zijn 9 procent voor het oorspronkelijk ontwerp, 3,3 procent voor handmatige aanpassing van de weerstand en slechts 1,6 procent voor de homogenisering-aanpak, wat het belang van die eenvoudige strategie benadrukt.