冷凝器強制通風位置對換熱能力影響的研究

王 旭， 姚軍平， 秦 紅， 陳鳳云， 平永亮， 葉 航， 劉永強

（麥克斯（保定） 汽車空調系統有限公司， 河北保定 071000）

冷凝器是汽車空調系統中的核心部件之一， 其作用是將由車內吸收的熱量通過冷凝器釋放到空氣中， 從而實現對車內空氣降溫的目的。 由此可見冷凝器的換熱能力高低對整個系統的制冷能力起著至關重要的作用， 而冷凝器通常被安裝在機艙前端，此處受整車設計的影響， 冷凝器的尺寸被限制在一定范圍內， 從而使冷凝器最重要的設計參數——換熱面積被限制， 若不加以處理彌補， 就會使整車在高熱負荷的工況時出現制冷效果差的問題。 通常采用在冷凝器前端加裝電子扇的方式彌補此影響。 但目前電子扇的安裝位置沒有細致的研究， 僅僅只是考慮其可安裝性而已。 為了研究對冷凝器不同位置進行強化通風后對換熱性能的影響， 本試驗將冷凝器分成8個區域， 分別對這8個區域進行等風量的強制通風， 測得對應的換熱量， 經過分析對比， 最后得出對冷凝器哪些部分進行強制通風， 其效果最為明顯的結論。

1 試驗模型

1） 選取我司某車型的三流程冷凝器做為試驗模型。 冷凝器的具體參數如表1所示。

2） 為測定冷凝器不同位置進行強化通風對性能的影響， 將冷凝器分成8個區域 （圖1）， 其中1#～4#區域在冷凝器的第一流程， 5#、 6#在冷凝器第二流程， 7#、 8#在冷凝器第三流程。

3） 制作一個出風口尺寸為40×250 mm的強化通風裝置 （圖2）， 為冷凝器不同的區域進行強制通風。 強制通風裝置的鼓風機風量固定為570 m3／h。

表1 冷凝器具體參數

2 試驗工況

1） 本試驗按照冷凝器性能試驗臺工況進行，具體如表2所示。

表2 試驗工況

2） 試驗中分別對圖1中的8個區域進行強制通風， 測出相應的冷凝器換熱量。

3 試驗結果及分析

在冷凝器迎面風速為4.5 m／s時， 分別對8個區域進行強制通風后， 其換熱量測試結果如圖3所示。

由圖3可知， 在給冷凝器的1#、 2#， 7#、 8#區域強制通風時， 對其換熱量的提升效果最為顯著， 其他各區域強制通風后， 對換熱量影響很小。

在冷凝器迎面風速為6 m／s時， 分別對8個區域進行強制通風后， 其換熱量測試結果如圖4所示。

由圖4可知， 同樣在給冷凝器的1#、 2#， 7#、 8#區域強制通風時， 對其換熱量的提升效果最為顯著， 其他各區域強制通風后， 對換熱量影響很小。

通過上述試驗結果可知， 在不同的冷凝器迎面風速下， 都是給1#、 2#， 7#、 8#區域強制通風對換熱量的影響最為顯著。 其原因為： 1#、 2#區域為制冷劑剛進入冷凝器的區域， 此時制冷劑還沒有液化相變， 此時的換熱為顯熱換熱， 對溫差比較敏感。 同理， 7#、 8#區域為冷凝器過冷段， 此時的制冷劑已完全相變為液態制冷劑， 換熱同樣為顯熱換熱， 對溫差敏感。 而3#、 4#、 5#、 6#區域內， 制冷劑在由氣態轉化成液態的過程中， 此時發生的主要是沒有溫度變化的潛熱換熱， 對溫差不敏感， 所以對這部分區域強制通風效果不明顯。

同時， 對比1#、 2#， 7#、 8#區域的影響程度， 1#、2#區域的換熱量明顯高于7#、 8#。 這樣就可以得出結論， 要通過增加強制通風裝置提高冷凝器換熱量，其安裝位置應在冷凝器的單向流區域， 并且盡可能地安裝到溫差較大的區域。

4 結論

通過分別對冷凝器的8個區域進行強制通風后的換熱量測試對比， 得出以下結論。

1） 通過強制通風能夠提高冷凝器的換熱能力。

2） 通過強制通風的方式提高冷凝器換熱能力，其通風的位置盡量選擇在冷凝器的單向流區域， 對冷凝器的雙向流區域進行強制通風效果不明顯。

3） 在強制通風區域選擇時， 應著重考慮單向流區域的溫差情況， 將主要風量用在溫差最大的區域， 即冷凝器的進口處附近， 效果最為明顯。

4） 在冷凝器安裝布置時， 應考慮將冷凝器進口處放置在整車進風格柵通風良好的位置。