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        雙正弦波片型表冷器的設(shè)計(jì)

        2013-07-31 07:24:18陳文煜姚如生

        陳文煜 姚如生

        摘要:文章介紹了一種Φ12.7管新型雙正弦波表冷器的設(shè)計(jì)以及與傳統(tǒng)Φ16管表冷器的對(duì)比,并通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)驗(yàn)證Φ12.7管新型雙正弦波表冷器在特定條件下的優(yōu)勢(shì),同時(shí)淺析這種新型表冷器在大溫差空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品中的應(yīng)用。

        關(guān)建詞:新型表冷器;表冷器設(shè)計(jì);雙正弦波片

        中圖分類號(hào):TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2013)17-0022-02

        1 概述

        在當(dāng)今的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中,廠家的生命力完全是靠產(chǎn)品的高性價(jià)比來(lái)支撐,在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,降低產(chǎn)品成本是廠家制勝的手段。對(duì)于要求換熱量較小的空調(diào)設(shè)備,在機(jī)組高度受限定、又不能改變換熱器迎風(fēng)面積的情況下,采用傳統(tǒng)Φ16管波紋型表冷器的制作成本高。為降低成本,開發(fā)一種Φ12.7管雙正弦波片型表冷器來(lái)適應(yīng)這類空調(diào)機(jī)組,同時(shí)在主導(dǎo)節(jié)能產(chǎn)品的潮流中,研發(fā)大溫差換熱器是一門課題,此類新型表冷器適合于大溫差空調(diào)系統(tǒng),在節(jié)能產(chǎn)品中有很大的開拓空間。

        2 表冷器的設(shè)計(jì)

        在空氣處理機(jī)設(shè)計(jì)方案中常見到“機(jī)組的高度有限定(受機(jī)組安裝空間限制),機(jī)組的截面風(fēng)速有規(guī)定(≤2.5m/s),機(jī)組的換熱量比較小”的情況。若采用傳統(tǒng)Φ16管表冷器匹配,雖經(jīng)調(diào)整水流程,但水流速仍然較低(<0.8m/s),表冷器最佳的水流速范圍為0.8~1.6m/s,因流速低,表冷器的換熱效果差,單位冷量的制作成本高,同時(shí)管路也有可能因流速低而容易沉積雜質(zhì),從而影響換熱器的換熱性能。對(duì)于這種型式的機(jī)組,如何在不降低表冷器性能的前提下降低其制造成本,只能從有效提高表冷器管路中的水流速、改變鋁翅片的結(jié)構(gòu)形式來(lái)提高表冷器的換熱系數(shù)。

        (1)翅片的改型,有些廠家是采用沖縫片來(lái)提高換熱效果,但這種結(jié)構(gòu)的表冷器容易積灰且難以清除,不宜采用;采用雙正弦波片型翅片不但能有效地提高表冷器的換熱系數(shù),同時(shí)能防止積灰,適合選用。

        (2)改變銅管管徑,采用小徑管Φ9.52銅管做表冷器管路,水流速得到提高,換熱效果好,但管徑太小稍微結(jié)垢就容易堵塞,使用壽命短,也不宜采用;采用徑管Φ12.7銅管做表冷器管路,既能提高水速,又不易結(jié)垢,有效地提高了表冷器的換熱系數(shù),適合選用。

        因此新型表冷器的設(shè)計(jì)方式定為:把原表冷器銅管Φ16×0.5mm、鋁箔δ0.15mm(波紋型),改為銅管Φ12.7×0.41mm、鋁箔δ0.115mm(雙正弦波片型)。

        3 換熱性能的驗(yàn)證

        (1)以吊頂式空氣處理機(jī)KCD04為樣機(jī),試制Φ16管表冷器和Φ12.7管表冷器做性能對(duì)比試驗(yàn),其中新型表冷器以片距為2.5mm和2.12mm各做一件。三件表冷器分別用A、B、C表示:表冷器A——Φ16×0.5銅管,鋁片厚度δ0.15mm,片距2.5mm,波紋型翅片;表冷器B——Φ12.7×0.41銅管,鋁片厚度δ0.115mm,片距2.5mm,雙正弦波片型翅片;表冷器C——Φ12.7×0.41銅管,鋁片厚度δ0.115mm,片距2.12mm,雙正弦波片型翅片。

        (2)驗(yàn)證結(jié)果,經(jīng)公司測(cè)試中心檢測(cè),三件表冷器冷量均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求,并且新型表冷器比傳統(tǒng)表冷器的換熱效果更好(見表1):

        三個(gè)表冷器在標(biāo)準(zhǔn)工況下,當(dāng)名義風(fēng)量4000m3/h,水溫差5℃時(shí),實(shí)測(cè)冷量均大于本公司空氣處理機(jī)樣本值;表冷器換熱效果依次為AB>C。表冷器B換熱量比表冷器A增加4.5%,阻力增加4.7%;表冷器C換熱量比表冷器A增加10.8%,阻力增加20%。

        按空氣處理機(jī)樣本標(biāo)定值,KCD04表冷器標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷量為27.7kW,按國(guó)標(biāo)要求,機(jī)組實(shí)測(cè)供冷量應(yīng)不低于額定值的93%,即在標(biāo)準(zhǔn)工況下,KCD04的實(shí)測(cè)供冷量只需27.7×0.93=25.77kW,即可滿足國(guó)標(biāo)要求。對(duì)于表冷器B,在標(biāo)準(zhǔn)工況下,當(dāng)風(fēng)量為4034m3/h,水溫差5℃,水流速1m/s時(shí),制冷量為30.34kW,比國(guó)標(biāo)下限值25.77kW大15.1%;同樣,表冷器C制冷量為32.1kW比國(guó)標(biāo)下限值大24.6%。

        基于上述兩點(diǎn),表冷器A除具有阻力低的優(yōu)勢(shì)之外,冷量和成本均不如其他兩種;表冷器C雖然冷量最大,但阻力也最大,同時(shí)因片距小所耗的鋁片也比表冷器B多,綜合考慮表冷器的冷量、風(fēng)阻和成本,表冷器B較為理想。至于表冷器B雖比表冷器A阻力稍大,因其冷量高于國(guó)標(biāo)值15%,可通過(guò)調(diào)大片距來(lái)降低風(fēng)阻,材料成本也可再降低。

        4 新型表冷器在未來(lái)產(chǎn)品中的作用

        在能源日趨緊缺的今天,產(chǎn)品的節(jié)能是永恒的主題,大溫差換熱器是節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)的課題之一。據(jù)相關(guān)資料介紹:空調(diào)冷凍水系統(tǒng)和冷凍水的輸送用電量約占總用電量的23%左右,因此水系統(tǒng)節(jié)能十分重要。在常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中,冷水供、回水溫差為5℃(7℃/12℃);而大溫差系統(tǒng)的冷水溫差為8℃~10℃。由于冷水溫差加大,相應(yīng)的水量、水泵容量、水系統(tǒng)管道管徑、水閥口徑都可減小,工程初投資和運(yùn)行費(fèi)也隨之降低,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),設(shè)備初投資可降低5%~10%,年運(yùn)行費(fèi)可降低30%~50%。新型Φ12.7管表冷器的特性非常適應(yīng)于大溫差空調(diào)系統(tǒng)。

        (1)表冷器的換熱性能,由于大溫差換熱器的進(jìn)出水溫差比常規(guī)大,若采用傳統(tǒng)Φ16管表冷器,會(huì)因水流速下降,導(dǎo)致表冷器換熱能力下降,這樣得不償失。采用Φ12.7管表冷器,在相同的水量下,能有效提高水速和換熱系數(shù),從而提高表冷器的換熱能力,真正達(dá)到節(jié)能的目的。

        (2)表冷器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),新型Φ12.7管表冷器采用雙正弦波片型翅片,不易積灰;表冷器水流速控制在0.8~1.6m/s以內(nèi),管道不易結(jié)垢。這樣的換熱器使用壽命長(zhǎng),是節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)具備的特征。

        因此新型表冷器適合于大溫差空調(diào)系統(tǒng),在節(jié)能產(chǎn)品中有很大的使用前景。

        5 結(jié)語(yǔ)

        新型Φ12.7管表冷器比傳統(tǒng)Φ16管表冷器的制造成本大幅度降低24.8%,并且換熱效果更好,優(yōu)于預(yù)期目標(biāo)。

        新型Φ12.7管表冷器適合用于做節(jié)能型大溫差空調(diào)系統(tǒng)的換熱器。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 許新明,等.空調(diào)系統(tǒng)冷水大溫差運(yùn)行特性分析[J].制冷,2001,(3).

        [2] 馬建榮.大溫差低溫送風(fēng)空調(diào)機(jī)組機(jī)在地鐵的應(yīng)用

        [J].制冷,2009,(6).

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