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(jī)理的研究，開發(fā)新材料，新工藝的研究開發(fā)了許多強(qiáng)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(fēng)面尺寸明顯小于管片式的圓管，迎風(fēng)面積小，形狀阻力低，能大大減小管后尾跡區(qū)面積，強(qiáng)化風(fēng)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(jìn)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(jī)上換上扁管換熱器，從取得性能數(shù)據(jù)和成本進(jìn)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(fù)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(jī)用扁管冷凝器的在制冷量和能效比方面都比室外機(jī)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(jī)構(gòu)的方法基礎(chǔ)上，對扁管冷凝器熱力性能進(jìn)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(jìn)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(qiáng)化傳熱的作用。

3.1.1 空氣側(cè)性能隨著風(fēng)速的變化（表2參數(shù)不變）

改變風(fēng)速，扁管壓力降比圓管式小，兩種冷凝器壓力降都隨著風(fēng)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(fēng)速增加而增加，表明增加迎面風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(qiáng)化換熱；（2）使用扁管換熱器，提高風(fēng)速，能顯著地強(qiáng)化傳熱；（3）采用小片距的扁管換熱器，能增強(qiáng)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(jì)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(jìn)行重大的進(jìn)行，即可生產(chǎn)。投入少，回報大，意義重大。

參考文獻(xiàn)：

[1]張興群，袁秀玲，黃東.平行流冷凝器的熱力性能研究[J].流體機(jī)械，2005，33（12）：65-68.

[2]Man-Hoe Kim，Clark W.Bullard.Air-side thermal hydraulic performance of multi-louvered fin aluminum peat exchangers. International Journal of Refigeration，2002（25）：390-400.

[3]Devonport C J.Correlation for Heat Transfer and Friction Characteristics of Louvered Fin[J].A ICHE Sym Ser，1983，79（25）：19-27

[4]吳業(yè)正.小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.