以下是:四川省自貢市鋼鋁復合軋片式翅片管重量輕的產品參數
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試驗時,試件的管內通熱水,管外空氣橫掠。水的進、出口溫度和空氣的進口溫度由精密水銀溫度計測量,水的流量由轉子流量計測量。空氣的進、出口溫度由布置在試驗段前后流通截面上的熱電偶堆測量,空氣的流量由畢托管測量。在試件前后的風道上裝有測壓管,測量兩處的靜壓壓差,即可得到空氣流動阻力。通過擬合曲線分離法得到管外換熱準則關系式,采用線性回歸方法可得到管外流體流動阻力準則關系式。
為了保證試驗數據的可靠性,對每個工況的試驗數據都要進行熱平衡η的校驗。如果|η|<5%,認為試驗數據可靠;如果|η|≥5%, 則認為試驗數據不可靠,需重新進行測試。熱平衡η的計算方法如下。熱流體的放熱量Q1和冷流體的吸熱量Q2可分別表示為:
試驗時,保持管內水流量及進口水溫基本不變,改變空氣的流量,得到一系列工況點數據。
強化換熱器換熱的方法及熱力計算
通過對翅片管式換熱器的結構進行改進與優化設計,然后對其換熱性能與改進前換熱器進行對比計算,結果是改進后的換熱器的傳熱系數得到了提高。
一、調整換熱器的翅片間距,設計成為變翅片間距。
1、設計原理
當氣流通過蒸發器時,由于空氣中的水蒸氣不斷地在翅片管表面沉積,空氣由于除濕作用相對濕度降低,沿氣流方向翅片盤管表面結霜量是遞減的,如果采取變片距結構,可以在結霜條件下保持其較高的傳熱效率,并延長其沖霜時間。當蒸發器采用變翅片間距結構時,實際上已構成了翅片的錯列分布,當空氣橫掠錯列翅片時,翅片的交錯分布使得上游翅片對下游翅片有繞流作用,由于前面翅片的繞流,翅片的前半部分換熱加強,后面的翅片的分布又使得流道變窄,流速提高,翅片后半部分的換熱也得到強化。
2、變翅片間距的結構示意圖及對比計算
由于該改進方案采用的是變翅片間距形式,在理論上可近似認為是錯列翅片,因此在分析中可借用錯列翅片的理論。圖1 是所研究的流體縱掠錯列翅片的一個二維模型,翅片間距為H ,厚度為t 。
由于該結構形式實際為錯列翅片,當流體縱掠翅片時,氣流在上游翅片先受到擾動,因此在前幾排管上的翅片換熱加強,當氣流流經后幾排管子時,由于流通截面迅速變窄,流速提高,使流體在原有的基礎上又進一步受到擠壓,擾動更加劇烈,因此通過后加上的一組翅片,使換熱也得到了強化。
通過變翅片間距的結構改進,冷風機在外形尺寸即高度、寬度和管總長度不變的前提下,在結霜工況下運行時仍可保持較高的傳熱系數,且采用變翅片間距結構的冷風機比等翅片間距結構冷風機的傳熱系數提高了9. 8 % ,且傳熱面積有所提高,通過提高傳熱系數和傳熱面積從而達到強化傳熱的目的(圖2) 。
對于翅片管式換熱器,其傳熱系數的計算采用下列公式。式中: hi ,h0為管內制冷劑和管外空氣側換熱系數(W/(m2·K) ) ; Fi, F0 為管內、外面積( m2 ) ; β為管內外面積比; ri , r0為管內、外表面的污垢系數( (m2·K) / W) ;λ為管壁導熱率(W/ (m·K) ) ;η為肋化效率; di , d0為管子內/ 外徑(m) 。對于制冷量Q0 =2. 67 kW 的制冷系統,經過結構改進,其熱力性能計算結果如表1 所示。
二、加強管內流體流動,管內壁加工變螺距內螺紋。
1、設計原理
2、變間距內螺紋翅片管結構示意圖及對比計算對等間距內螺紋翅片管換熱器管內螺紋進行改進,由于管內有規則、連續的凸肋和凹槽發生改變,使之內表面積比等間距增大8. 4 %,傳熱系數增大3. 82 %,管內換熱系數也增加了4. 89 %。等間距與變間距內螺紋管結構示意圖如圖3、圖4 所 式中: f m為單位管長管子平均面積(m2 ) ; f i為單位管長管子內面積(m2) ; f 2為單位管長管子總外表面積(m2) ;αi為管內對流換熱系數(W/ (m2· K) ) ;αw 為管外對流換熱系數(W/ (m2· K) ) 。
對于汽車空調系統,當負荷Q0 = 4 kW ,其熱力性能計算結果如表2 所示。
為了降低成本，并減少制冷劑充注量，小管徑翅片管換熱器（管徑小于或等于5 mm）正在逐漸取代7mm或更大管徑的換熱器。當管徑從7 mm減至5 mm，管路的截面積將減少49%，制冷劑充注量也相應減少。
然而，在空氣側，小管徑換熱器的翅片尺寸要小于大管徑換熱器的翅片，即減小了換熱面積。另外，與管徑密切相關的翅片間距也會減小，使得空氣壓降增加。在制冷劑側，采用小管徑管路會增加制冷劑壓降，并減少管路換熱面積。
因此，本文并提出小管徑翅片管蒸發器的優化設計方法，包括翅片結構的設計以及制冷劑流路的設計，并對采用5 mm 管徑蒸發器的空調器進行了實驗測試。
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