关于翅片管式换热器制冷剂流路及配管方式对除霜效果的影响研究

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1、关于翅片管式换热器制冷剂流路及配管方式对除霜效果的影响研究1　前言　　　　目前，在家用空调产品开发过程中，热泵空调经常出现制热除霜不彻底的情况。除霜不彻底，会直接影响到空调器的制热性能，而且随着运行时间的加长，未除彻底的余霜会累积成冰，余霜未化区域会逐渐越大，从而严重影响制热效果。因此，在开发过程中，如何保证热泵空调制热时稳定可靠运行，是开发的一个重要环节。　　　　2　除霜效果影响因素理论及实验分析　　　　2.1换热器制冷剂流路对除霜效果的影响　　　　受外侧换热器结构影响，在除霜过程中，翅片上的霜融化成水后，在重力作用下，自上而下流动，再经导水机构排走。因此开始除霜以后，换

2、热器上侧的积霜通常除得较快，受上侧水流经过的影响，换热器下侧的部分热量会被水流吸收带走，从而使得换热器下侧除霜所需时间变长。如图一所示，换热器下部(图示7、8及其以下部分)除霜所需时间较长。特别对于4P、5P的家用高效机，室外机换热器高度大，水流对除霜的影响更为明显。　　某家用热泵空调器在开发过程中，自动除霜(20／12，2／1)工况运行时，图一所示7、8附近有霜不能化完。通过测试此点温度，发现除霜结束时7点温度为－0.3℃，8点温度为－1.2℃，均低于冰的熔化点，测试数据见表一。结合冷凝器的分路，分析其原因为，制热运行结束进入除霜以后，冷媒从1进5出，2进6出，3进7出，

3、4进8出(9、10所示为过冷管进出位置)，根据冷媒流动特性，各支路冷媒沿流动方向压力、温度逐渐下降，并且与积霜产生热交换，在图一所示5、6、7、8点处温度达到最低，同时进一步受到换热器上部水流经过的影响，7、8点在除霜结束时温度最低。需要提高此处温度，才能彻底解决问题。考虑到7、8点“紧排”在一起，温度最低，且温升速度慢。因此通过调整换热器的走管方式，采用图二所示流路，利用铜管和铝箔“复热”传热的特点，将7、8间隔分布，再次进行实验，除霜结束时，此处温度明显升高，除霜干净完全，测试数据见表一。　　　　2.2换热器冷媒分气方式对除霜效果的影响　　在家用空调器中，由压缩机排出的

4、高压气体，通常会采用“并联”方式，分为多条支路，同时在外侧换热　　器中进行热交换。由于结构限制原因，冷媒通常从换热器的上部导入，由上向下依次分流给各条支路，如图三示。某家用热泵空调器开发过程中，采用图三流路在低温制热工况(20／15，－7℃／RH80％)运行时，除霜完成后，位置16处有霜不能化完。　　通过对各支路布温度点进行测试，进入化霜4分钟以后，各支路进口温度相差最大11.6℃(1点温度为13℃，8点温度为1.4℃)，出口温度相差最大3.3℃(9点温度为0.4℃，16点温度为2.9℃)，测试数据见表二。其中换热器最下侧一条支路(8～16)，进口温度最低(1.4℃)，出口

5、温度更低(－2.9℃)，除霜结束时，此处温度仍在0℃以下，低于冰的熔化点，因此必然会出现有余霜不能化完的情况。　　通过测试数据可以看出，各支路的进口温度在除霜过程中，换热器上、下差别较大，越靠近压缩机排气口的上部支路，除霜时进口对应的温度越高，而远离压缩机排气口的下部支路，除霜时进口对应的温度相比较低。根据传热学的原理，进口温度越高，换热温差越大，越有利于除霜。因此对图三的分路进行改进，采用图四的流路方式(冷凝器中部分气)，再次进行实验。实验进入化霜4分钟以后，各支路进口温度相差最大1.9℃(9点温度为5.9℃，8点温度为4.0℃)，同图三分路相比，温差大幅缩小。出口温度相

6、差最大2.5℃(最上面为1.6℃，16点温度为－0.9℃)。除霜结束时，此处温度为0.7℃，高于水的凝固点，除霜干净完全。两种流路除霜效果相比，图四流路优于图三流路。　　　　2.3换热器各支路毛细管对除霜效果的影响　　家用空调器，为了充分发挥换热器的性能通常会在各支路上增加毛细管，起到分流作用，以保证进入各支路的制冷剂流量相近，换热效果达到最佳。某家用热泵空调器采用图五所示流路方式设计，毛细管A、B、C、D采用等长毛细管φ2.4X350分流，在进行自动除霜(20／12，2／1)实验时，除霜结束以后，位置4有余霜不能化完，通过测定其温度为－1.2℃，低于冰的熔化点。　　需要提

7、高此点的温度，才能解决除霜不彻底的问题。根据传热学原理，由于机组运行工况及换热面积已确定，且受结构限制，换热器流路不能再作调整，因此要增加位置4的换热量，只能改变此处冷媒的循环量。结合毛细管具有一定的流量调节能力，通过调整该支路毛细管的长度再次进行实验，实验结果表明，随着毛细管D的长度减短，除霜效果逐渐变好，当毛细管D长度由350mm减短至250mm后，整个换热器除霜干净完全，测试数据见表三。　　　　2.4除霜效果的其它影响因素　　对于个别家用空调器，当除霜结束时，换热器上留有极少微霜没有化完，可以通过增加系统冷媒