扁管換熱器在空調(diào)上的應(yīng)用研究

阮永基

摘 要：扁管冷凝器是一種新型高效緊湊式換熱器，其在家用空調(diào)器中的應(yīng)用有很多優(yōu)點。本文研究了扁管換熱器在空調(diào)上應(yīng)用的特點及可行性。通過扁管換熱器對比實驗，采用扁管換熱器可以在保持性能不變或者提高的前提下，性能效率提高。

關(guān)鍵詞：家用空調(diào)器；扁管；冷凝器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.036

1 前言

換熱器是空調(diào)系統(tǒng)研究的前沿課題之一。它的換熱效率，不僅直接影響制冷性能，而且對降低整個空調(diào)系統(tǒng)的體積和質(zhì)量、節(jié)約原材料都有決定性意義。因此，要求開發(fā)出結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕的高效換熱器是其發(fā)展的趨勢，為此，開展了換熱機理的研究，開發(fā)新材料，新工藝的研究開發(fā)了許多強力高效的換熱器。扁管換熱器就是其中一種，該換熱器的迎風面尺寸明顯小于管片式的圓管，迎風面積小，形狀阻力低，能大大減小管后尾跡區(qū)面積，強化風側(cè)換熱，減小空氣阻力，換熱系數(shù)高，熱阻小，但同時流動阻力較圓管大得多。由于扁管換熱器具有較高的換熱能力和較高的性價比，目前一些空調(diào)廠商都在嘗試在空調(diào)中使用扁管換熱器。

2 研究過程及內(nèi)容說明

為能對平行流換熱器制冷和制熱效果做初步摸底，試驗結(jié)果和原來管片式換熱器系統(tǒng)進行比較。在項目的研究過程中，首先是測試了某空調(diào)KF-26GW/Y-E2（E2）銅管換熱器的能力和能效比，并在該樣機上換上扁管換熱器，從取得性能數(shù)據(jù)和成本進行對比分析。

圓管和扁管結(jié)構(gòu)對比和測試性能，對比結(jié)果和過負荷的情況如下表所示：

實驗室的實驗數(shù)據(jù)表明，實測的制冷量、能效比和輸入功率方面上，室外機用扁管冷凝器的在制冷量和能效比方面都比室外機用圓管冷凝器的大，而輸入的功率卻變小了，總得來看，采用扁管冷凝器的空調(diào)系統(tǒng)在這三個主要的方面上都要優(yōu)于采用圓管冷凝器的空調(diào)系統(tǒng)上。

3 扁管換熱器理論研究

對比其他研究機構(gòu)的方法基礎(chǔ)上，對扁管冷凝器熱力性能進行了理論和試驗分析，得出了影響扁管式冷凝器熱力性能的因素，并提出了優(yōu)化扁管冷凝器熱力性能的措施，為扁管冷凝器的優(yōu)化設(shè)計提供了理論參考。

3.1 模擬演算結(jié)果及分析

通過仿真模擬，獲得扁管側(cè)空氣側(cè)換熱和流動性能參數(shù)的變化和分布情況。以下是模擬計算的結(jié)果以及結(jié)合換熱器的結(jié)構(gòu)特點進行的分析討論。目前，扁管式冷凝器是從圓管式冷凝器演變而來的，增加了空氣側(cè)換熱系數(shù)，而空氣側(cè)壓力降減少，起到了強化傳熱的作用。

3.1.1 空氣側(cè)性能隨著風速的變化（表2參數(shù)不變）

改變風速，扁管壓力降比圓管式小，兩種冷凝器壓力降都隨著風速的增加而增加，扁管換熱系數(shù)比圓管換熱系冷凝器換熱系數(shù)比圓管式冷凝換熱系數(shù)大。表明了扁管式冷凝器增加了換熱系數(shù)大，換熱效果更好，而空氣側(cè)壓力降減少。兩者都隨著風速增加而增加，表明增加迎面風速，可以提高換熱系數(shù)。

3.1.2 空氣側(cè)性能隨著片距的變化（表2參數(shù)不變）

在風速時，改變扁管冷凝器的片距，隨著片距增加壓力降和換熱系數(shù)都減少。

3.1.3 空氣側(cè)性能隨著管距的變化（表2參數(shù)不變）

在風速時，改變扁管冷凝器的管距，隨著片距增加壓力降和換熱系數(shù)都減少。

3.1.4 空氣側(cè)性能隨著氣流方向深度的變化（表2參數(shù)不變）

在風速時，改變扁管冷凝器的氣流方向深度，隨著氣流方向深度增加壓力降和換熱系數(shù)都增加。

3.2 總結(jié)

（1）扁管換熱器的換熱系數(shù)換熱系數(shù)大，而空氣側(cè)壓力降減少，所以扁管式換熱器能強化換熱；（2）使用扁管換熱器，提高風速，能顯著地強化傳熱；（3）采用小片距的扁管換熱器，能增強換熱系數(shù)；

（4）采用小管距，能提高換熱系數(shù)，但是成本增加，采用經(jīng)濟管距成為必要；（5）縮短流動方向深度，傳熱系數(shù)衰減較小，所以采用較短氣流方向深度是可行的。

4 結(jié)論

扁管是換熱器發(fā)展的一個趨勢，有的空調(diào)已經(jīng)小批量生產(chǎn)，可見它的前途廣闊。性能不變或者提升，并且現(xiàn)有技術(shù)可以大批量生產(chǎn)，應(yīng)用扁管換熱器降低成本提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和競爭力。應(yīng)用扁管換熱器不需要對現(xiàn)有的工藝進行重大的進行，即可生產(chǎn)。投入少，回報大，意義重大。

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