黃浩亮，陳 華，歐陽惕

（廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司，佛山 528313）

1 前言

近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展，原材料價(jià)格的上漲，給用銅大戶空調(diào)企業(yè)帶來了成本的壓力，銅管形成了薄壁化、細(xì)徑化的發(fā)展趨勢(shì)。目前，歐美和日本的空調(diào)換熱器銅管管徑逐漸由?9．52向?7甚至?5過渡，國(guó)內(nèi)各家用空調(diào)廠家的換熱器基本采用?7銅管，而且一些中央空調(diào)廠家也開始推廣 ?7銅管。采用 ?7銅管替代?9．52銅管，應(yīng)用在制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器或末端機(jī)組的表冷器上，在不影響換熱能力的前提下，減少銅管的耗材、降低生產(chǎn)成本，是一個(gè)非常值得研究的課題。

本次實(shí)驗(yàn)中，抽取了換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)中的風(fēng)冷冷凝器翅片密度此一項(xiàng)進(jìn)行專題測(cè)試，驗(yàn)證此參數(shù)變化對(duì)整機(jī)性能影響的程度。

2 ?7管換熱器測(cè)試機(jī)型設(shè)計(jì)原理及參數(shù)

從傳熱學(xué)角度考慮，根據(jù)傳熱學(xué)的基本公式:

上式中:Q為制冷劑側(cè)的換熱量，也即空調(diào)機(jī)組的總換熱量;

α為制冷劑側(cè)的換熱系數(shù);

Ain為管內(nèi)側(cè)換熱面積;

△T為制冷劑和管內(nèi)壁的換熱溫差。

當(dāng)換熱管的管徑從?9．52變?yōu)?7，制冷劑側(cè)換熱面積減少了約27．62%;在制冷劑流量不變的前提下，由于質(zhì)量流速的增加，制冷劑側(cè)的管內(nèi)換熱系數(shù)可提高約40% ～50%（具體數(shù)值需根據(jù)不同制冷劑，不同質(zhì)量流量確定）。

根據(jù)上面的分析可以看出，當(dāng)管徑從?9．52變?yōu)?7后，在質(zhì)量流量不變的前提下，換熱器的管內(nèi)換熱能力顯然是可以得到一定程度的強(qiáng)化;但是由于管內(nèi)流通面積的減小，也必將導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)阻力上升，制冷劑側(cè)的壓降增加，而制冷劑側(cè)壓降的增大直接導(dǎo)致?lián)Q熱器進(jìn)出口溫差加大，從而使得整體傳熱溫差減小，換熱能力降低，而且阻力過大也會(huì)造成空調(diào)機(jī)組整體EER/COP的降低。

綜上所述，只要在保證管外換熱面積和?9．52銅管換熱器相當(dāng)?shù)那闆r下 （管外換熱能力得到保證），只要阻力控制合理，使得換熱能力和阻力達(dá)到較佳平衡點(diǎn)（管內(nèi)換熱能力也得到保證），?7銅管換熱器的整體換熱能力和空調(diào)整機(jī)性能在理論上是可以達(dá)到和?9．52銅管換熱器相當(dāng)甚至更優(yōu)的水平。

本文將針對(duì)決定管外換熱面積中的一個(gè)因素——冷凝器翅片密度進(jìn)行專題研究，以期獲得整機(jī)性能優(yōu)化的重要設(shè)計(jì)方向。

為配合此次測(cè)試，專門制作了5臺(tái)接風(fēng)管式風(fēng)冷冷風(fēng)型單元機(jī)，冷凝負(fù)荷設(shè)計(jì)分別為3匹、5匹、8匹、10匹和15匹，已足以涵蓋單元機(jī)系列化機(jī)型的系統(tǒng)搭配范圍。機(jī)組兩器的換熱管均采用?7管徑，蒸發(fā)器翅片為開槽鋁翅片，密度均用14片/英寸，冷凝器翅片為波紋鋁翅片，密度分別按16片/英寸和18片/英寸進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)比測(cè)試。

3 測(cè)試數(shù)據(jù)匯總及分析

（1）3匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)，見表1。

每英寸范圍內(nèi)翅片的數(shù)量增加2片后，制冷量提升了1．96%，能效比提升了4．11%。

（2）5匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)，見表2。

每英寸范圍內(nèi)翅片的數(shù)量增加2片后，制冷量提升了2．48%，能效比提升了0．43%。

（3）8匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)，見表3。

每英寸范圍內(nèi)翅片的數(shù)量增加2片后，制冷量提升了8．96%，能效比提升了8．93%，從5級(jí)能效提升到4級(jí)。

（4）10匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)，見表4。

每英寸范圍內(nèi)翅片的數(shù)量增加2片后，制冷量提升了3．84%，能效比提升了8．04%，從5級(jí)能效提升到4級(jí)。

（5）15匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)，見表5。

表1 3匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)

表2 5匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 8匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)

表4 10匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)

表5 15匹機(jī)型測(cè)試數(shù)據(jù)

每英寸范圍內(nèi)翅片的數(shù)量增加2片后，制冷量提升了3．78%，能效比提升了11．16%，從4級(jí)能效提升到3級(jí)。

（6）整體分析

當(dāng)翅片密度從16片/英寸增加到18片/英寸后，所有的機(jī)型的制冷量及能效比均有提高，平均下來，冷量提升率為 4．2%，能效比提升率為6．53%，對(duì)系列機(jī)型性能提升效果明顯。

圖1為各匹數(shù)機(jī)型在翅片密度改變下對(duì)應(yīng)制冷量的變化趨勢(shì)圖線。

圖1 制冷量變化趨勢(shì)圖

從圖1中看，8匹以上的機(jī)型在翅片密度加大后制冷量上升的趨勢(shì)更明顯，即翅片密度增加對(duì)制冷量提升效果更顯著。

圖2為各匹數(shù)機(jī)型在翅片密度改變下對(duì)應(yīng)能效比的變化趨勢(shì)圖線。

從圖2中看，除了5匹機(jī)型能效比變化曲線較平緩?fù)?，其余機(jī)型的變化趨勢(shì)都很明顯，在翅片密度加大后能效比都有著明顯的上升趨勢(shì)，其中8匹以上機(jī)型的能效比均上升了一個(gè)級(jí)別，即翅片密度增加對(duì)能效比提升有明顯作用。

圖2 能效比變化趨勢(shì)圖

4 結(jié)論

通過本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)風(fēng)冷冷凝器翅片密度的加大對(duì)整機(jī)的制冷量及能效比均有提升的作用，而且部分機(jī)型的提升效果還很明顯。翅片密度的增減是改善管外換熱能力的手段之一，相對(duì)改變換熱器銅管數(shù)量或改變翅片形式，單純?cè)黾映崞臄?shù)量會(huì)比通過增加銅管數(shù)量或使用其他形式翅片（如帶親水膜）更節(jié)約成本，對(duì)提高機(jī)組性價(jià)比的作用明顯，故在日后開發(fā)系列機(jī)型的時(shí)候，冷凝器翅片密度值的選用應(yīng)當(dāng)作為提高機(jī)組性價(jià)比的主要手段之一加以分析評(píng)估。

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

［2］GB 19576－2004單元式空調(diào)機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)［S］