窗機(jī)用平行流冷凝器空氣側(cè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

摘 要:本文簡(jiǎn)單介紹了窗機(jī)用的冷凝器，對(duì)窗機(jī)用平行流冷凝器空氣側(cè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了嘗試。

關(guān)鍵詞:窗機(jī)平行流冷凝器優(yōu)化

中圖分類號(hào):TK12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0108-01

平行冷凝器是一種新型的換熱器，具有高效、緊湊的特點(diǎn)，它最初是在汽車空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的，近幾年來被進(jìn)一步推廣應(yīng)用到家用空調(diào)領(lǐng)域。百葉窗翅片結(jié)構(gòu)的換熱性能比較高，平行流冷凝器空氣側(cè)一般都采用這種模式，制冷劑側(cè)所采用的是小水力、直徑多孔、扁管結(jié)構(gòu)，其截面可以是圓形，這種結(jié)構(gòu)能夠強(qiáng)化空氣側(cè)和制冷劑側(cè)傳熱，使平行流冷凝器具有換熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊并且質(zhì)量輕、制冷劑充灌量不多的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了目前最有前途的換熱器。

1 窗機(jī)用凝器的簡(jiǎn)單介紹

用空氣冷卻式冷凝器由于具有方便的特點(diǎn)，在小型氟利昂制冷裝置中的應(yīng)用很普遍。強(qiáng)制通風(fēng)式和自然對(duì)流式是冷凝器的兩種基本形式。強(qiáng)制通風(fēng)的空氣冷卻式一般用于缺水或者無法提供水的場(chǎng)合，因?yàn)樗睦鋮s介質(zhì)是空氣，尤其是在小型的制冷裝置中，由于其制冷劑是氟利昂，更適合于強(qiáng)制通風(fēng)的空氣冷卻式冷凝器的應(yīng)用。翅片式管簇式、強(qiáng)制通風(fēng)的空氣冷卻式冷凝器一般用于窗式空調(diào)器中。冷凝器是一種換熱設(shè)備，它把由壓縮機(jī)排出的高溫高壓過熱制冷劑蒸氣，以傳熱管壁和(或)翅片沒媒介，傳輸熱量給冷凝器外的空氣，使過熱氣態(tài)制冷劑冷凝成高溫高壓的液體。在冷凝器中，制冷器要經(jīng)過三個(gè)階段的相態(tài)變化，即過熱、兩相和過冷。在過熱階段和過冷階段，制冷劑是單相的狀態(tài)，其交換形式是顯熱交換，而在兩相階段，制冷器的交換方式則變成了潛熱交換。冷凝階段是制冷器釋放熱量的主要階段。下面對(duì)平行流冷凝器空氣側(cè)的數(shù)值進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化原有的平行流冷凝器，用特定公式計(jì)算，對(duì)窗式空調(diào)器的平行流冷凝器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

2 換熱器的計(jì)算方法

設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算是換熱器熱計(jì)算的兩種基本類型。設(shè)計(jì)計(jì)算的目的是確定所需的換熱面積，它的計(jì)算方法是把給定的介質(zhì)種類、流量和進(jìn)出口溫度結(jié)合合適的換熱器型式和布置方案，計(jì)算出總的傳熱系數(shù)。校核計(jì)算則是針對(duì)確定的對(duì)象(已知換熱器)，核算其兩側(cè)的流體溫度是否達(dá)到了預(yù)期值。核算主要是依據(jù)下面三個(gè)方程式:

設(shè)計(jì)換熱器的基本計(jì)算步驟是:一，根據(jù)熱量守恒定律，對(duì)兩種流體四個(gè)進(jìn)出口溫度中的未知溫度進(jìn)行計(jì)算;二，對(duì)渙散熱器的形式和布置方案進(jìn)行選擇，并且對(duì)兩側(cè)流體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和總傳熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算;三，在了解進(jìn)出口溫度和流程布置的基礎(chǔ)上計(jì)算出平均溫差;把根據(jù)傳熱方程所計(jì)算出的傳熱面積與初選面積進(jìn)行比較，如果兩者不一致，就要對(duì)布置方案進(jìn)行修改并且重新計(jì)算，直到二者一致為止。

3 對(duì)平行流冷凝器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

3.1 基本條件

首先，計(jì)算出平行流冷凝器的熱負(fù)荷。

其次，注意平行冷凝器的工況。窗式空調(diào)的空冷冷凝器名義工況在HB68-88《房間空氣調(diào)節(jié)器用冷凝器、蒸發(fā)器》標(biāo)準(zhǔn)中有明確的規(guī)定，詳見下圖所示，對(duì)窗式空調(diào)器的空冷冷凝器名義工況進(jìn)行了依次計(jì)算(如表1)。

另外，制冷劑的選用。采用最新的科研成果，綜合考慮各方面的因素，在窗機(jī)用平行流冷凝器的設(shè)計(jì)中采用制冷劑R407C。

3.2 采取的基本步驟

計(jì)算出制冷劑的質(zhì)量流量和空氣體積量，這個(gè)計(jì)算用到的元素有:冷凝溫度、排氣溫度和R407C的物性參數(shù)。強(qiáng)制通風(fēng)空氣冷卻式冷凝器的空氣側(cè)的進(jìn)出口的溫差通常為8～10℃，對(duì)于平行流冷凝器來說，這個(gè)空氣側(cè)的進(jìn)出口溫差相對(duì)來說比較大，換熱效率也很高。

平行冷凝器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步規(guī)劃。平行冷凝器采用的結(jié)構(gòu)是弧形百葉窗翅片和多孔扁管結(jié)構(gòu)，對(duì)百葉窗翹片和多孔扁管幾何尺寸的選擇需要注意的問題是，要考慮到多孔扁管的尺寸情況，還要結(jié)合比較常用的百葉窗翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)。

空氣側(cè)表面的傳熱系數(shù)。強(qiáng)化傳熱的設(shè)置位置是表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小的空氣側(cè)，但是在冷凝器上，其冷凝劑側(cè)的傳熱系數(shù)要大于空氣側(cè)的傳熱系數(shù)，因此，應(yīng)運(yùn)而生了多種的擴(kuò)展助化表面，翅片也出現(xiàn)了多種樣式。目前，由于科技的局限性，還未能從理論上分析翅化表面的流動(dòng)過程和傳熱過程進(jìn)行分析，主要還是借助于實(shí)驗(yàn)手段，并且是只能在一定條件下歸納總結(jié)的關(guān)聯(lián)式才能應(yīng)用。

制冷劑側(cè)表面的傳熱系數(shù)。在小水力直徑的多孔扁管內(nèi)的流動(dòng)的制冷劑蒸氣，其流動(dòng)換熱需要經(jīng)過的階段有:過熱、兩相和過冷，其中，制冷劑發(fā)生顯熱交換的有過熱和過冷階段，而制冷劑發(fā)生潛熱交換的是兩相階段。兩相階段是制冷器釋放熱量的主要階段，為了方便對(duì)冷劑側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算，把冷凝器中制冷劑所處的階段均假設(shè)為兩相階段。

依據(jù)得出的系數(shù)計(jì)算出總傳熱系數(shù)，確定冷凝器的尺寸，最后進(jìn)行核對(duì)。

4 結(jié)語

綜上所述，目前，對(duì)窗機(jī)用平行流冷凝器空氣側(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化還處在探尋摸索階段，在當(dāng)前提倡節(jié)能減排的形勢(shì)下，這項(xiàng)研究的進(jìn)行要本著節(jié)約能源和降低成本的目的來進(jìn)行，只有這樣才能使其適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的潮流。

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