王新利，熊美兵，馮明坤

( 廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東 528300 )

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提高空調(diào)換熱器性能的實(shí)驗(yàn)研究

王新利，熊美兵，馮明坤

( 廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東 528300 )

本文分析了在相同實(shí)驗(yàn)條件下，通過改變換熱器流路數(shù)和分流毛細(xì)管長度，實(shí)驗(yàn)研究各參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)換熱器性能的影響情況。結(jié)果表明，為了降低換熱器的壓力損失，應(yīng)增加換熱器的流路數(shù)和減小分流毛細(xì)管的長度，從而提高制熱量和換熱效率,有利于減少能源浪費(fèi)，增加制熱的熱舒適性。

換熱器；效率；舒適性

1　前言

隨著人們生活水平的提高，空調(diào)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，且世界范圍內(nèi)，能源危機(jī)日益加劇，也促使人們的節(jié)能意識逐漸增強(qiáng)，如何在提高空調(diào)舒適性的基礎(chǔ)上，提高換熱器的換熱效率，成為很多學(xué)者和技術(shù)人員致力研究的課題。

翅片管換熱器廣泛地應(yīng)用于空調(diào)制冷行業(yè)中，研究人員針對換熱器流路布局對換熱性能的影響進(jìn)行了大量的研究分析[1～2]，以往的研究多集中在管內(nèi)和管外的結(jié)構(gòu)以及尋找更高效、環(huán)保的替代制冷劑上，并在這些方面取得了很好的強(qiáng)化換熱效果[3～4]。而行業(yè)內(nèi)一般通過提高換熱系數(shù)、增加換熱面積和增加空氣側(cè)及制冷劑側(cè)的平均溫差三種途徑，來達(dá)到提高換熱器性能的目的[5]。

本文分析了在相同實(shí)驗(yàn)條件下，通過改變換熱器分流方式和分流毛細(xì)管長度的變化，實(shí)驗(yàn)研究各參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)換熱能力和換熱效率的影響情況，為提高換熱器的換熱效率提供一種方法論，從而實(shí)現(xiàn)提高空調(diào)系統(tǒng)的整體性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的基本需求。

2　換熱器實(shí)驗(yàn)方案

空調(diào)換熱器一般由U型銅管、笛形管、分配器和分流毛細(xì)管組成。本實(shí)驗(yàn)方案的換熱器選用U型銅管管徑分別為?8和?9的兩種，由這兩種U型銅管組成的換熱器的長×寬×高尺寸均相等，且具有相同大小的迎風(fēng)面積，換熱器的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也相同，其中?8換熱器分成11流路，分流毛細(xì)管尺寸分別為4.8×3.5×300mm和4.8×3.5×822mm兩種規(guī)格。?9換熱器分成9流路，分流毛細(xì)管尺寸分別為4.8×3.5×300mm和4.8×3.5×822mm兩種規(guī)格。空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)采用美芝某變頻壓縮機(jī)，節(jié)流部件為不二工機(jī)電子膨脹閥D32MISZ-1R，實(shí)驗(yàn)測試方案如表1所示。

表1　實(shí)驗(yàn)測試方案參數(shù)表

3　實(shí)驗(yàn)裝置

3.1實(shí)驗(yàn)條件

選用實(shí)驗(yàn)室專用的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，控制測試室內(nèi)的環(huán)境溫度，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB_T18837-2002[6]的規(guī)定，將內(nèi)外側(cè)工況調(diào)到名義制熱要求的環(huán)境工況，即控制室外側(cè)干球溫度在7±0.5℃，濕球溫度6±0.5度，控制室內(nèi)側(cè)干球溫度在20±0.5℃，濕球溫度15±0.5℃。

3.2溫度的測定

通過0.2mm的銅-康銅絲制成的熱電偶作為測溫元件，對空調(diào)系統(tǒng)的各管路的關(guān)鍵點(diǎn)的溫度進(jìn)行測量。將制作好的熱電偶通過鋁箔紙、保溫棉和扎帶，貼緊布置在壓縮機(jī)排回氣口、冷凝器進(jìn)口、中部和出口等關(guān)鍵部位。

3.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責(zé)任公司的實(shí)驗(yàn)室專用的數(shù)據(jù)采集軟件GECT Test Software來顯示并記錄數(shù)據(jù)，記錄頻率為每6秒/次，連續(xù)記錄每個(gè)運(yùn)行周期，采集的數(shù)據(jù)保存于電腦硬盤指定的文件夾里。

4　實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果對比見表2。

表2　實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果對比

該換熱器作為室外機(jī)蒸發(fā)器使用，測試方案中，采用相同的室內(nèi)機(jī)作為冷凝器，壓縮機(jī)運(yùn)行88Hz，電子膨脹閥開度也相同。通過實(shí)驗(yàn)研究換熱器流路數(shù)及分流毛細(xì)管參數(shù)的變化對制熱量、消耗功率及能效COP的影響。

如圖2～圖4所示，對于相同的換熱器來說，流路數(shù)相同時(shí)，分流毛細(xì)管越長，壓力損失越大，消耗功率隨之增大，制熱量和能效也隨之降低。對于不同換熱器來說，分流毛細(xì)管規(guī)格相同時(shí)，流路數(shù)越多，壓力損失越小，消耗功率也越小，制熱量和能效也隨之升高。

圖1　制熱量的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

圖2　消耗功率的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

圖3　實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果的COP

圖4　壓降的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

冷媒從蒸發(fā)器管路中流過時(shí)，必定存在流動阻力。這一阻力損失引起的壓力降，直接造成壓縮機(jī)吸氣壓力的降低，對實(shí)際循環(huán)的性能有重大影響。這種影響表現(xiàn)為壓縮機(jī)吸入口的吸氣比體積增大，壓縮機(jī)的壓縮比增大，單位容積制冷量減小，壓縮機(jī)容積效率降低，比壓縮功增大，換熱系數(shù)下降。所以在冷媒的實(shí)際循環(huán)過程中，通過降低低壓側(cè)的壓力損失，可以有效提高空調(diào)系統(tǒng)的整體換熱能力和換熱效率，這為提高換熱器的換熱性能提供一種方法論，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的基本需求。

5　結(jié)束語

本文分析了在相同實(shí)驗(yàn)條件下，通過改變換熱器分流方式和分流毛細(xì)管長度的變化，實(shí)驗(yàn)研究各參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)換熱能力和換熱效率的影響情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，為了降低換熱器的壓力損失，應(yīng)增加換熱器的流路數(shù)和減小分流毛細(xì)管的長度，從而提高制熱量和換熱效率。由此保證了空調(diào)系統(tǒng)快速高效地運(yùn)行，很大程度上提高空調(diào)的制熱量，避免造成能源浪費(fèi)。

[1] 鄧斌，王惠林，林瀾．翅片管換熱器流程布置研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]．制冷，2004，23(4)：29-32

[2] Liang S Y，W ong T N，Nathan G K．Study on refrigerant circuitry of condenser coils with exergy destruction[J]．Applied Thermal Engineering，2000，20(6)：559—577

[3] 劉建，魏文建，丁國良，等．對具有復(fù)雜流路布置的翅片管換熱器的性能仿真與分析[J]．化工學(xué)報(bào)，2005，56(1)：47-56

[4] 姜盈霓，虎小紅．流程布置對翅片管換熱器換熱性能影響的研究現(xiàn)狀與展望[J]．制冷與空調(diào)，2007，7(3):14-20

[5] 楊世銘，陶文銓．傳熱學(xué)[M]．第三版．北京：高等教育出版社，1998

[6] GB_T18837-2002 多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機(jī)組[S].2002

Study on Improving the Property of the Heat Exchanger Air Conditioning

WANG Xinli,XIONG Meibing,FENG Mingkun

( Guangdong Midea Commercial Air Conditioner Company,Guangdong Foshan 528311 ))

In this paper,the flow path number and the distributary capillary tube length of the heat exchanger was changed at the same test-condition,it studied on the different parameters influence to the property of the heat exchanger.The result indicated that it should add flow path number,reduce the length of distributary capillary tube,so that it could reduce pressure loss of the heat exchanger,improve the heating capacity and efficiency of the heat exchanger,reduce energy waste,increase the thermal comfort of heating.

Heat exchanger;Efficiency;Comfort

2016-4-21

王新利(1984-)，男，工程師，主要從事變頻多聯(lián)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)工作。Email:xinli0608@163.com

ISSN1005-9180(2016)03-035-04

TU831；TK172文獻(xiàn)標(biāo)示碼：Adoi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2016.03.006