窗機用平行流冷凝器空氣側的結構優化

摘 要:本文簡單介紹了窗機用的冷凝器，對窗機用平行流冷凝器空氣側的結構優化進行了嘗試。

關鍵詞:窗機平行流冷凝器優化

中圖分類號:TK12文獻標識碼:A文章編號: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，它最初是在汽車空調系統中應用的，近幾年來被進一步推廣應用到家用空調領域。百葉窗翅片結構的換熱性能比較高，平行流冷凝器空氣側一般都采用這種模式，制冷劑側所采用的是小水力、直徑多孔、扁管結構，其截面可以是圓形，這種結構能夠強化空氣側和制冷劑側傳熱，使平行流冷凝器具有換熱系數高、結構緊湊并且質量輕、制冷劑充灌量不多的優點，已經成為了目前最有前途的換熱器。

1 窗機用凝器的簡單介紹

用空氣冷卻式冷凝器由于具有方便的特點，在小型氟利昂制冷裝置中的應用很普遍。強制通風式和自然對流式是冷凝器的兩種基本形式。強制通風的空氣冷卻式一般用于缺水或者無法提供水的場合，因為它的冷卻介質是空氣，尤其是在小型的制冷裝置中，由于其制冷劑是氟利昂，更適合于強制通風的空氣冷卻式冷凝器的應用。翅片式管簇式、強制通風的空氣冷卻式冷凝器一般用于窗式空調器中。冷凝器是一種換熱設備，它把由壓縮機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，使過熱氣態制冷劑冷凝成高溫高壓的液體。在冷凝器中，制冷器要經過三個階段的相態變化，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，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。下面對平行流冷凝器空氣側的數值進行模擬分析，優化原有的平行流冷凝器，用特定公式計算，對窗式空調器的平行流冷凝器結構進行優化。

2 換熱器的計算方法

設計計算和校核計算是換熱器熱計算的兩種基本類型。設計計算的目的是確定所需的換熱面積，它的計算方法是把給定的介質種類、流量和進出口溫度結合合適的換熱器型式和布置方案，計算出總的傳熱系數。校核計算則是針對確定的對象(已知換熱器)，核算其兩側的流體溫度是否達到了預期值。核算主要是依據下面三個方程式:

設計換熱器的基本計算步驟是:一，根據熱量守恒定律，對兩種流體四個進出口溫度中的未知溫度進行計算;二，對渙散熱器的形式和布置方案進行選擇，并且對兩側流體的表面傳熱系數和總傳熱系數進行計算;三，在了解進出口溫度和流程布置的基礎上計算出平均溫差;把根據傳熱方程所計算出的傳熱面積與初選面積進行比較，如果兩者不一致，就要對布置方案進行修改并且重新計算，直到二者一致為止。

3 對平行流冷凝器結構的優化

3.1 基本條件

首先，計算出平行流冷凝器的熱負荷。

其次，注意平行冷凝器的工況。窗式空調的空冷冷凝器名義工況在HB68-88《房間空氣調節器用冷凝器、蒸發器》標準中有明確的規定，詳見下圖所示，對窗式空調器的空冷冷凝器名義工況進行了依次計算(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，在窗機用平行流冷凝器的設計中采用制冷劑R407C。

3.2 采取的基本步驟

計算出制冷劑的質量流量和空氣體積量，這個計算用到的元素有:冷凝溫度、排氣溫度和R407C的物性參數。強制通風空氣冷卻式冷凝器的空氣側的進出口的溫差通常為8～10℃，對于平行流冷凝器來說，這個空氣側的進出口溫差相對來說比較大，換熱效率也很高。

平行冷凝器的結構進行初步規劃。平行冷凝器采用的結構是弧形百葉窗翅片和多孔扁管結構，對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，還要結合比較常用的百葉窗翅片結構參數。

空氣側表面的傳熱系數。強化傳熱的設置位置是表面傳熱系數較小的空氣側，但是在冷凝器上，其冷凝劑側的傳熱系數要大于空氣側的傳熱系數，因此，應運而生了多種的擴展助化表面，翅片也出現了多種樣式。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過程和傳熱過程進行分析，主要還是借助于實驗手段，并且是只能在一定條件下歸納總結的關聯式才能應用。

制冷劑側表面的傳熱系數。在小水力直徑的多孔扁管內的流動的制冷劑蒸氣，其流動換熱需要經過的階段有:過熱、兩相和過冷，其中，制冷劑發生顯熱交換的有過熱和過冷階段，而制冷劑發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，為了方便對冷劑側表面傳熱系數的計算，把冷凝器中制冷劑所處的階段均假設為兩相階段。

依據得出的系數計算出總傳熱系數，確定冷凝器的尺寸，最后進行核對。

4 結語

綜上所述，目前，對窗機用平行流冷凝器空氣側的結構進行優化還處在探尋摸索階段，在當前提倡節能減排的形勢下，這項研究的進行要本著節約能源和降低成本的目的來進行，只有這樣才能使其適應社會發展的潮流。

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