張郭輝

（珠海市威諾環(huán)境技術(shù)設(shè)備有限公司 珠海 519000）

引言

某型號(hào)分體式掛壁空調(diào)機(jī)在進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)有吹水現(xiàn)象發(fā)生：實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，出風(fēng)口會(huì)不時(shí)的有細(xì)小的水珠吹出，由于導(dǎo)風(fēng)板位于出風(fēng)口，部分水珠吹落在導(dǎo)風(fēng)板上，在導(dǎo)風(fēng)板表面不斷堆積，并有滴露的隱患。

圖1 出風(fēng)口吹水現(xiàn)象

1 凝露產(chǎn)生原理及析濕過(guò)程

凝露產(chǎn)生的機(jī)理主要是濕空氣中含有的水蒸氣凝結(jié)析出成水。研究凝露問(wèn)題產(chǎn)生原因，需先研究濕空氣的性能。在此引入p-v圖2來(lái)表示凝露過(guò)程[1]：A點(diǎn)表示濕空氣初始點(diǎn)，如果濕空氣內(nèi)水蒸氣的含量保持一定，即水蒸氣分壓力Pv保持不變，當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)，此時(shí)定壓冷卻過(guò)程，狀態(tài)點(diǎn)將沿著定壓冷卻曲A-B與飽和蒸汽線相交于B，在B點(diǎn)時(shí)達(dá)到飽和狀態(tài)，B點(diǎn)溫度即露點(diǎn)溫度td，繼續(xù)冷卻就會(huì)出現(xiàn)凝露。此時(shí)溫度降低到D點(diǎn)的過(guò)程是沿著飽和蒸氣線的，此時(shí)水蒸氣分壓力Pv下降，同時(shí)濕空氣的含濕量也就下降，此過(guò)程即為析濕過(guò)程。

結(jié)合我們分體式空調(diào)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)際凝露的過(guò)程可以分為如下兩個(gè)階段：

圖2 濕空氣中水蒸氣狀態(tài)的p-v圖

1）第一次析濕過(guò)程：空氣通過(guò)換熱器進(jìn)行熱交換，如果換熱器溫度低于露點(diǎn)溫度，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一次析濕過(guò)程，析濕出的凝露水順著設(shè)計(jì)好的水路流出[2]；

2）第二次析濕過(guò)程：經(jīng)過(guò)與蒸發(fā)器表面的換熱析濕，進(jìn)入風(fēng)場(chǎng)內(nèi)部的濕空氣的含濕量降低，水蒸氣分壓力下降，此時(shí)的露點(diǎn)溫度也會(huì)降低，如果此時(shí)的內(nèi)風(fēng)場(chǎng)溫度依舊低于露點(diǎn)溫度，就會(huì)出現(xiàn)再一次的析濕過(guò)程，由于貫流風(fēng)葉的構(gòu)造和特點(diǎn)，析濕出的水會(huì)在葉片上匯聚細(xì)小的水珠，同時(shí)會(huì)隨著風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)被甩出，造成空調(diào)內(nèi)機(jī)吹水現(xiàn)象。

由此可見(jiàn)，第一次析濕過(guò)程在空調(diào)器的實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中是必然出現(xiàn)的，但通過(guò)較好的水路設(shè)計(jì)以及引流結(jié)構(gòu)，是可以把凝露水順利的排出空調(diào)器；同時(shí)使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的殼體材料，外殼的凝露也可以得到較好的解決。第二次析濕過(guò)程就是凝露問(wèn)題的關(guān)鍵所在，影響的關(guān)鍵因素有以下方面：蒸發(fā)溫度、內(nèi)風(fēng)場(chǎng)溫度的均勻性、內(nèi)風(fēng)場(chǎng)的密封性、出風(fēng)口風(fēng)速。

2 空調(diào)凝露水特性

通常對(duì)于空調(diào)器來(lái)講，凝露水的流動(dòng)，分為三種流動(dòng)的狀態(tài):

1）未形成水滴前：表面張力起主要作用的濕潤(rùn)性流動(dòng)；主要發(fā)生在換熱器翅片的表面，冷凝水沿翅片表面的流動(dòng)；

2）形成水滴：水滴的自由落體運(yùn)動(dòng)；主要發(fā)生在換熱器兩端起支撐作用的零件位置；

3）匯聚成流：重力起主要作用的大量冷凝水的流動(dòng)，主要發(fā)生在空調(diào)器主水路部分，如換熱器表面、接水盤、排水管等位置；

空調(diào)器零部件的長(zhǎng)度范圍橫跨較大，這也決定了其凝露水的流動(dòng)包括了以上三種狀態(tài)，有時(shí)候是以上三種狀態(tài)相互作用在一起的，而水滴正好是定性區(qū)分以上三種流動(dòng)的分界線，有必要知道水滴的尺寸。

微觀上，由于分子間的引力作用結(jié)果，在液體的自由表面上能夠承受極其微小的張力，即表面張力[3]，表面張力是液體分子間吸引力的宏觀表現(xiàn)。

液體的表面張力用公式表示

J—表示表面張力，單位N；

σ —表示張力系數(shù)，即單位長(zhǎng)度上所受的張力大小，單位N/m，

l —表示液體邊界長(zhǎng)度，單位m；

液體的表面張力約等于重力，當(dāng)重力大于表面張力時(shí)，液體表面破裂，水滴開(kāi)始滴落：

表面張力(J) = 重力(G)- 浮力(F)

式中：

ρ水—水的密度，1.0×103kg/m3；

ρ氣—空氣密度，1.29 kg/m3；

V—水滴體積，簡(jiǎn)化為球狀體，單位m3；

r—水滴半徑，單位m；

水在不同溫度下的張力系數(shù)見(jiàn)下表，本文取σ=7.3X10-2N/m；

可推導(dǎo)出r=0.001 93 m≈2 mm，水滴直徑約為4 mm；

水滴在下落過(guò)程中的形狀，無(wú)論是上尖下圓形，還是類似于圓柱的橢球形，其最大直徑小于4 mm，大于3 mm。

3 問(wèn)題的分析及解決

由于是出風(fēng)口吹水現(xiàn)象，首先考慮是內(nèi)風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)了二次析濕導(dǎo)致。但是對(duì)比了其它型號(hào)無(wú)此問(wèn)題的機(jī)型，在蒸發(fā)溫度均勻性、出風(fēng)口風(fēng)速及密封性設(shè)計(jì)等方面并無(wú)較大差別，初步排除二次析濕的問(wèn)題。

表1 水的表面張力

而后，考慮可能是第一次析濕導(dǎo)致的問(wèn)題。如圖3，分析發(fā)現(xiàn)，換熱器翅片下端與后蝸舌接觸位置存在一個(gè)缺口，而缺口的尖端位置與后蝸舌的水平距離僅5 mm左右；前文分析凝露水會(huì)在換熱器表面流動(dòng)，當(dāng)流經(jīng)此缺口尖端位置時(shí)，由于重力的作用，水流會(huì)變成水滴滴落，而不是繼續(xù)沿?fù)Q熱器表面流向后部接水槽；同時(shí)，由于內(nèi)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速較高（貫流風(fēng)扇測(cè)試模式最高轉(zhuǎn)速接近1 600 r/min），水滴在滴落過(guò)程中，會(huì)被風(fēng)扇吸向風(fēng)道方向，這就導(dǎo)致水滴在后蝸舌上實(shí)際滴落的最小距離要小于3 mm（前文分析水滴半徑約為2 mm），甚至更小，滴落時(shí)會(huì)產(chǎn)生四濺的水花，部分落入風(fēng)道內(nèi)部，隨風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)吹出。

為了驗(yàn)證是否由于以上的原因產(chǎn)生此吹水問(wèn)題，對(duì)蒸發(fā)器翅片下端的缺口位置粘貼了海綿，避免水滴沿缺口位置的滴落，如圖4所示。

重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，出風(fēng)口位置干爽，無(wú)明顯的吹水現(xiàn)象。因此，確認(rèn)問(wèn)題由于換熱器翅片缺口的存在、以及與后蝸舌距離過(guò)小產(chǎn)生，更改翅片的形狀，取消缺口基本可以消除該問(wèn)題。如果翅片模具調(diào)整困難的話（考慮翅片的通用性等），可以適當(dāng)調(diào)整換熱器的角度，加大翅片缺口與后蝸舌距離，也可以避免此問(wèn)題的發(fā)生。

圖3 空調(diào)二維截面圖

圖4 海綿粘貼示意圖

4 結(jié)論

本文結(jié)合空調(diào)析濕過(guò)程以及凝露水特性的分析，對(duì)一種空調(diào)出風(fēng)吹水現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析驗(yàn)證，提出了相應(yīng)的解決方法，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)及類似問(wèn)題的解決具有一定的參考意義。