[信息与通信]美的技术交流-换热器

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1、黄东西安交通大学制冷与低温工程系热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的优化2008年1月内容提要研究背景热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的特点3.热泵空调中冷凝与蒸发两用相变换热器的研究思路4.支路数对热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器性能的影响5.流路布置对热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器性能的影响6.后续研究计划与思路21.研究背景（1）空调能效标识的强制执行，铜价的上涨，市场竞争的加剧，迫切需要开展节能研究。（2）制冷系统的四大部件中，翅片管式冷凝器与蒸发器设计主要依赖经验和模仿，缺乏理论指导。（3）热泵空调中是冷凝与蒸发两用相变换热器，相关研究有利于同时提高制冷循环和制热循环的

2、效率。（4）热泵空调中冷凝与蒸发两用相变换热器，必须能适应宽工况（干、湿、结霜工况）、大流量范围（制冷循环与制热循环流量不同）、多种相变过程（冷凝与蒸发）等特点。32.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的特点（1）宽工况：冷凝器（干工况），蒸发器（干、湿、结霜工况）；（2）制冷剂物性非线性：相同压降在蒸发器低温区引起的饱和温度的变化幅度比冷凝器高温区要大；（3）两流体间的流动型式变化：在制冷循环为进口，制热循环则为出口，但空气流动方向不变，顺、逆流形式发生变化；（4）风速非均匀分布的影响：使基于过热度负反馈控制的蒸发器性能衰减，甚至引起控制振荡；（5）空气侧与制冷剂侧的热阻相

3、当：新研究表明，甚至在过热段、低干度段主要热阻位于制冷剂侧，是内肋管广泛使用的基础；（6）气体或气液两相混合物分配：冷凝器时存在气体在各支路间的分配，蒸发器时气液混合物的分配；（7）流路布置：支路数、流路布置、翅片类型等相关研究比较匮乏，难以同时提高制冷和制热循环的效率；43.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路要求出口总过热度5℃出口带总流量5%的液体出口过热度≥28℃R22在蒸发温度3℃时，潜热为202.61kJ/kg，显热0.74177kJ/kg·K，潜显热比为273倍，则将最下面支路液体汽化并过热至5℃，其他两个出口过热度≥28℃53.热泵空调中冷凝与蒸发两用

4、换热器的研究思路1.影响换热器性能的关键因素a.风速分布取决于流道、风机与换热器的空间相对位置；可改进余地很小制冷剂流量可通过分液器、分液毛细管长度、集气管调整；工艺麻烦，易出错，生产效率低换热面积可通过流路布置来调整；易实现2.关键因素分析最简单易行的解决方案：制冷剂流量均匀分配，换热面积大小取决于风速分布。（1）风速分布与制冷剂流量的匹配（2）制冷剂流量与换热面积的匹配63.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路3.换热器内制冷剂分配（a）等阻力模型：（1）冷凝器：气体易均匀分配，集气管与分支管的结构（2）蒸发器：气液两相难均匀分配（b）等流量模型：（a）等阻力模型

5、：入口无分液器及分液毛细管，制冷剂的流量分配主要依据换热器内阻力特性，阻力大流量小，阻力小流量大。风速分布、换热面积、制冷剂流量都会影响阻力特性，流路布置设计的要求高，难度大（b）等流量模型：入口有分液器及分液毛细管，压降远大于换热器的，制冷剂在各支路间均匀分配。制冷剂易均匀，换热面积根据风速大小来匹配73.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路4.流路布置（1）支路数：协调制冷剂压降与温度分布的关系，协调总传热系数与传热温差关系；（2）流路布置：改变传热系数与传热温差的空间分布，优化总传热系数与传热温差的空间分布；（3）翅片类型：协调管外干、湿、结霜工况下空气侧的流动

6、与传热特性，综合空气流量和传热系数；（4）支路汇合与分歧：汇合可增大过冷度、提高制冷剂单相区的传热系数；分歧减小大压降区域的制冷剂流量，减小压降83.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路IndoorUnitDistributorin1in2in3in4out1out2out3out4EVAinEVAout实例1等阻力条件下，优化流路布置，制冷量从6628W提高到7280W93.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路实例2其中一个支路中部温度在加氟过程中逐渐降低103.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路实例2冷凝器时集气管与分支管结构影响113.热泵空调中冷凝与

7、蒸发两用换热器的研究思路实例2冷凝器时，A比E支管的流量大2倍123.热泵空调中冷凝与蒸发两用换热器的研究思路实例3根据风速分布去设计换热面积，尤其是迎风第一排的面积134.支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响制冷剂流向为制冷循环作蒸发器时，制热循环时进、出口刚好相反144.支路数对冷凝与蒸发两用换热器性能的影响几何结构参数单位数值带翅管长mm400管内径mm8.82管外径mm9.52管间距mm25.4排间距mm22管排数2每排管根数24翅片类型平直翅片翅片厚度mm0.11管内表面光管空气流量m3·min-112表1换热器的