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    房间空调器换热器优化设计

    2015-10-08 17:55:42 7026威尼斯手机登录换热器 www.pwcmarketing.com 点击数:

        房间空调器换热器优化设计
        提高房间空调器效率的方法有很多,如高效变频压缩机的采用,冷凝器蒸发器的优化设计,先进节流元件的采用,控制系统的优化等等。随然变频压缩机和电子膨胀阀的使用将大大提高系统的能效比,但冷凝器蒸发器换热效率的高低也直接决定了整个系统的能效水平。本文将针对房间空调器“两器”的优化设计进行初步的讨论。这些优化措施包括空气侧的换热强化,制冷剂侧的强化传热,盘管的设计优化等多个方面。
        1.空气侧的换热强化
        空气侧的对流换热系数比制冷剂侧蒸发、冷凝的换热系数要小得多,这样在热量交换过程中,空气侧会形成瓶颈,因此翅片换热能力的强化一直是研究的热点。增强空气侧换热能力包括三个方面:强化翅片的换热效率;对翅片进行高亲水性处理;增大换热器的面积。
        1.1强化翅片的换热效率
        由于空气存在粘性,在换热表面流动的空气会在翅片表面形成一层边界层,造成较大的热阻,因此通过改变翅片的结构,可以减薄或者破坏边界层的形成。早期在房间空调器的换热器上使用的是平翅片,铜管的直径为9.52mm,之后发展成了波纹片,波纹片的传热量为平片的1.2倍。上世纪80年代左右又发展成冲缝片,传热量提高到平片的2倍。后来随着铜管细化为7mm管,冲缝片的换热能力提高到平片的2.5~3倍。目前大多空调企业均采用冲缝片作为两器的翅片,以提高换热器的换热效率。
        选择冲缝片时,应该注意合适的翻边高度,翻边过高,造成翅片过疏,换热面积太少,影响换热性能;翻边过低,造成翅片过密,风阻过大,风量减小,同样影响换热效果。另外,由于冲缝片的强度较差,在冷凝器90度折弯过程中容易将圆弧段的翅片弄成倒片,倒片使得空气阻力增加,影响了换热。因此,提高翅片的强度和改善加工工艺也能有效地提高换热效率。
        1.2对翅片进行高亲水性处理
        空调器在运行时会产生凝结水,当凝结水珠的高度超过翅片间距的一半时,两冷却片之间的水珠就会连接起来,形成牢固的水桥,造成冷却片间距堵塞,使空气流动的阻力大大增加,从而减少了空气流量,导致换热器的换热量降低和效率下降。室外机在冬季运行时因为同样的原因而结霜,大大降低了系统的效率。因此,对两器的铝箔应该进行亲水处理,即在铝箔表面涂上一层亲水膜,它具有很强的水润湿性,冷凝水极易沿铝箔表面铺开,不形成水桥,而是以薄的水膜形态流下去。
        评价铝箔亲水性的优劣主要根据其持续亲水角。持续亲水角的大小关系到亲水性的好坏,持续亲水角每减少10°,空调制冷量可提高2%~6%。根据测试,当持续亲水角θ≤20°时,铝箔的亲水性良好;当20°<θ≤30°时,铝箔亲水性一般;当30°<θ≤50°时,铝箔亲水性较差;当θ>50°时,铝箔的亲水涂层已基本不起作用。
        1.3增大换热面积
        增大换热器面积的方法之一就是对冷凝器蒸发器多次折弯,如图1所示。室内机盘管的折弯形式不断改进,三折换热器的面积比单板式换热器的面积大50%以上。室外机也可以采用多折方法来增大换热面积,由于室外机空间相对较大,加上高效冲缝翅片的利用,一般情况下采用一个90度的折弯形式就能满足要求;若需继续增大换热面积,也可采用2个90度折弯形式。
        除通过上述方法增加换热面积外,减小翅片间距也能增大盘管的换热面积。盘管长度相同时,翅片间距越小,翅片数就越多,因此换热面积也就越大。当然,翅片间距也不能太小,否则会加大阻力,引起风量的减小,并且冬季运行时,翅片间距越小越容易结霜,而且结霜后供热量的衰减也越快。对于采用高亲水性冲缝片的室外机,翅片密度在每英寸14~16片为宜;对于采用同样翅片的室内机,翅片密度在每英寸11~13片为宜。

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