不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

微通道蒸发器仿真计算模型与试验分析

分析了微通道蒸发器内制冷剂流动沸腾换热的经验关联式,建立了稳态分布参数和控制单元法的微通道蒸发器数学仿真模型。同时建立不同扁管宽度的微通道蒸发器样机并验证其在不同工况下的传热和压降性能。试验结果表明:微通道蒸发器工作时两相流制冷剂分配不均和冷凝水排除速度慢是造成微通道蒸发器在校核计算时计算值与试验值相差较大的主因。传热试验和修正的仿真模型为今后微通道蒸发器开发计算以及性能优化方面提供了参考。     

空气侧风速对双流程微通道蒸发器传热特性的影响

搭建双流程微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法探究了不同空气风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷量和传热系数、进出口压降变化规律,分析空气侧风速对微通道蒸发器的表面温度分布均匀度和传热性能的影响。结果表明:随风速增大,蒸发器表面温度均匀度先变差,然后趋于平衡;制冷量的增量很少;蒸发器内制冷剂压降增大;综合换热性能降低。单增大风速来提高微通道蒸发器制冷量的效果不明显。     

微通道换热器在热管/蒸气压缩复合空调机组中的应用

热管与蒸气压缩复合空调机组是适用于基站等高发热空间的全年制冷解决方案,在能效、成本和运行维护方面均具有良好的优势。但是复合空调机组换热器尺寸比传统基站空调尺寸大很多,造成整机产品体积大、质量大,在移动通信基站的商业化应用中受到制约。为此,本文提出基于微通道换热器在热管/蒸气压缩复合空调机组中应用的技术方案,与采用铜管铝翅片换热器的热管/蒸气压缩复合空调机组进行试验对比分析。试验结果表明,采用微通道换热器技术,室内机宽度和高度分别减小16%和17%,质量减小22%,室外机宽度和高度分别减小21%和24%,质量减小28%。整机能效比在蒸气压缩制冷工况下提高6.4%,在热管制冷工况下提高4.7%。同时该技术方案较好解决微通道蒸发器翅片冷凝水排水不畅、蒸发器制冷剂分配不均等技术问题。     

混合工质物性计算及在微通道中换热特性研究

微尺度高效换热器具有结构紧凑、热阻小、换热系数大等特点。以A/B混合制冷剂为工质,对其密度、饱和蒸气压、表面张力和黏度进行了计算并拟合出标准差在1%内的相应的物性温度曲线,并对其在-45、20、60℃入口温度下在1.1/1.2 mm尺寸的矩形微通道内的换热特性进行了实验研究,在给定400 W外热流下,不同入口温度有效换热热流密度都在50 000 W/m~2左右,入口温度越高,平均换热系数越大。     

结霜工况下不同结构微通道蒸发器换热性能实验研究

针对微通道蒸发器结霜问题,设计了具有相同换热面积的单层和双层微通道蒸发器。基于制冷剂分布平定参数(RDP)分析了不同结构微通道蒸发器制冷剂分布对结霜的影响,并对比分析了单、双层微通道蒸发器在结霜工况下的换热性能。研究表明:单层蒸发器RDP高于双层蒸发器,结霜30min时,双层蒸发器结霜量高于单层蒸发器1.1倍,随着结霜时间的增长,蒸发器制冷剂压损逐渐降低,空气侧阻力逐渐升高。单层蒸发器和双层蒸发器的换热量分别减少56.4%、72%,制冷剂压损分别下降26.5%、53.05%,空气阻力分别增大30.08%、51.55%,结霜对双层蒸发器出风温度均匀性影响更大。单层结构的微通道蒸发器比双层结构更适用于结霜工况。     

变工况条件下微通道蒸发器换热特性的研究

微通道蒸发器由于紧凑、换热效果好等优点越来越多应用于汽车空调当中,但存在制冷剂分配不均导致换热效果衰减等问题而限制了大量推广,因此研究微通道蒸发器换热特性及如何改善其制冷剂分布均匀性显得重要。本文搭建了以R134a为制冷剂的汽车空调实验测试台,分析了双排四流程微通道蒸发器的换热量及?损,利用红外热像仪拍摄蒸发器表面得到表面温度分布图像。随着蒸发器进风温度由21 ℃升高到42 ℃,制冷量由2.37 kW增加到4.19 kW,而蒸发器?损先增加后减小,并在进风温度为27 ℃与进风温度为42 ℃时达到最大值与最小值,分别为0.21 kW与0.16 kW。表征蒸发器表面温度分布均匀性的σ值随进风温度先由2.5增至19.5然后降至1.8,即蒸发器表面温度在进风温度为27 ℃时分布最不均匀,而在进风温度为42 ℃时分布最均匀。结果表明：较高的蒸发器进风温度能有效改善蒸发器换热性能,?损及σ值可分别减小26.1%与91.0%。通过实验发现,适当提高压缩机转速能有效改善蒸发器表面温度分布的均匀性。     

微管内CO_2流动沸腾换热特性探析

介绍沸腾换热理论及制冷空调系统用微通道换热器的研究现状,对CO2应用于微通道换热器的发展进行分析,通过与其他制冷剂的热物理性质相比,分析CO2在微通道换热器内的沸腾换热特性,为今后的研究方向提供参考。     

变工况条件下微通道蒸发器换热特性实验研究

微通道蒸发器由于紧凑、换热效果好等优点越来越多应用于汽车空调当中,但存在制冷剂分配不均导致换热效果衰减等问题而限制了大量推广,因此研究微通道蒸发器换热特性及如何改善其制冷剂分布均匀性显得重要。本文搭建了以R134a为制冷剂的汽车空调实验测试台,分析了双排四流程微通道蒸发器的换热量及损,利用红外热像仪拍摄蒸发器表面得到表面温度分布图像。随着蒸发器进风温度由21℃升高到42℃,制冷量由2.37 k W增加到4.19 k W,而蒸发器损先增加后减小,并在进风温度为27℃与进风温度为42℃时达到最大值与最小值,分别为0.21 k W与0.16 k W。表征蒸发器表面温度分布均匀性的σ值随进风温度先由2.5增至19.5然后降至1.8,即蒸发器表面温度在进风温度为27℃时分布最不均匀,而在进风温度为42℃时分布最均匀。结果表明:较高的蒸发器进风温度能有效改善蒸发器换热性能,损及σ值可分别减小26.1%与91.0%。通过实验发现,适当提高压缩机转速能有效改善蒸发器表面温度分布的均匀性。     

气体导流装置对微通道蒸发器性能的影响

针对微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀造成的换热性能恶化和干蒸现象,本文搭建了双流程微通道蒸发器性能测试实验台,研究导气装置对蒸发器换热性能及扁管中制冷剂分配均匀性的影响,并与常规的双流程微通道蒸发器进行对比。结果表明：由于入口制冷剂流量不变,液相制冷剂蒸发为气体的最大相变潜热不变,导致二者换热量和传热系数差值较小,最大值仅相差0.5%和6.9%。但加导气装置后流动阻力降低,两相段长度较常规结构增幅为87.3%,过热度显著降低,风速为3 m/s时两种结构的过热度降幅为44.4%。各扁管间制冷剂分布趋于一致,均匀性得到提升,干蒸现象得到缓解。     

集流管结构对微通道蒸发器流量分配均匀性影响

微通道蒸发器内制冷剂流量分配均匀性对换热器性能有着较大影响。本文在理想工况运行情况前提下,以水为流动工质,数值模拟了微通道蒸发器内流量分配特性,探讨了4种集流管形式(A型、B型、C型、D型)、不同入口速度(0.08 m/s~0.42 m/s)对换热器各扁管流量分配的影响。研究结果表明,集流管入口流速对换热器内各扁管流量分配具有较大影响,当速度从0.08 m/s增大到0.42 m/s时,换热器内流量分布从两侧高,中间低的分布转变为入口侧低,出口侧高的分布特性,且流量分配不均匀度随流速增加而显著增大;通过改变集流管结构能够在一定程度上改善流量分配特性。各扁管进口静压力分布与各扁管内流量分配具有相关性,可通过改进集流管结构保证静压力分布一致,使各扁管流量分配均匀,从而获得较好的换热性能。     

微通道蒸发器在不同R404A充注量下的运行特性

以微通道换热器作为蒸发器,研究800、1 000、1 100、1 200、1 300和1 400 g R404A充注量下冷库内温度的变化及蒸发器的蒸发温度和压降变化。研究表明:在上述工况下,制冷剂的充注量越大,冷库的温度越低,降温速率越大,1 300 g和1 400 g库温降到最低,保持在-22℃;800、1 000和1 400 g充注量下,所对应的蒸发器内制冷剂分别以气态、气液两相及液态为主,相对应的压降为0.07、0.08和0.04 MPa,工质充注量超过1 300 g时,回气管端的温度明显低于进液管端的温度,出现蒸发温度漂移现象。     

采用微通道冷凝器的制冷机组启动高压跳停的解决方法

针对采用微通道冷凝器的制冷机组在低室温高环温工况下启动时容易出现高压跳停的问题,通过对微通道换热器与传统翅片管式换热器内容积差异的分析,从改善系统设计方面入手,提出减少制冷剂充注量,使制冷剂快速回到蒸发器继续循环,以及加大冷凝器侧容积的方法,为采用微通道冷凝器的制冷机组的设计提供参考。     

采用微通道蒸发器的分离式热管充液率实验研究

采用微通道换热器作为分离式热管的蒸发器,在充液率为80%~150%之间进行了实验研究。实验测量了微通道蒸发器换热量、管壁温度分布及系统EER,分析了不同充液率下微通道蒸发器的工作状态,计算了蒸发器传热系数,实验结果表明:微通道蒸发器换热量随室内外温差的增大而增大,分离式热管最佳充液率为120%左右。此外,与翅片管蒸发器进行了实验对比,在换热量相当的条件下,微通道蒸发器重量减轻了45%,系统工质充注量降低了51.9%,系统EER提高了2.8%。     

点波板式换热器内流体流动换热及压降特性的实验研究

介绍了丹佛斯提出并开发的点波板式换热器。分别通过单相水-水换热测试和制冷剂(R410A)-水蒸发换热测试,实验研究了点波板式换热器与传统人字波板式换热器的传热及流动性能。结果表明,新型点波钎焊板式换热器,作为单相换热装置,具有较好的传热和流动性能。与传统的人字波板式换热器相比,较大雷诺数下,点波板式换热器强化传热20%以上,沿程阻力因子降低为传统结构的1/4左右。同时,作为蒸发器,在相似的制冷剂流动特征下,点波板式换热器比人字波板式换热器具有更好的流动和传热性能,这些性能优势,随着制冷剂流动特征的加强将变得更为明显。     

热管复合式制冷机组的研发与应用

研发了一种适用于数据中心等电子设备全天候环境控制的新型高效制冷机组HKF-60FH,其集成蒸气压缩制冷系统、分离式热管系统于一体,具有压缩制冷、复合制冷和热管制冷三种工作模式。压缩制冷单元由4台涡旋式压缩机两两并联构成2个独立的制冷回路,通过变容量控制实现制冷量调节;热管单元使用第二制冷剂,由液泵驱动强制循环;风冷侧采用组合式换热器,其由热管单元的换热器、压缩制冷单元的冷凝器和风机构成。高温季节运行压缩制冷模式,压缩制冷系统的第一制冷剂通过冷凝蒸发器为第二制冷剂提供全部冷量;过渡季节运行复合制冷模式,热管单元满负荷工作,不足冷量由压缩制冷单元提供;低温季节运行热管模式,全部使用自然冷源。HKF-60FH配套应用于某高性能计算机的空调系统,蒸发器设置在服务器桁架内,采用水平送风、闭式循环的气流组织方式,回风温度设定为33℃。性能测试显示:制冷工况(环境温度35℃)和热管工况(环境温度10℃)的制冷量/COP分别为61.3 k W/3.23和59.8 k W/11.3。     

R134a制冷剂在微通道中的相变传热特性实验

设计了一个可控制制冷剂流量、压力和温度等实验工况的微通道换热器相变流动与换热的可视化实验平台,对R134a制冷剂流经微通道换热器进行了冷凝换热实验研究.试验测量了小质量流率下的R134a制冷剂在多个饱和状态工况下的冷凝换热性能,涉及质量流量、进出口压力和温度等参数.实验分析了传热系数与雷诺数的关系,与Koyama的关联式预测比较接近.分析了摩擦系数随雷诺数的变化,与H L MO和Wu＆Little方程计算得到的数值相近.     

结霜工况下微通道蒸发器制冷剂分布特性

为研究结霜对微通道蒸发器内制冷剂分布特性的影响,本文提出了一种制冷剂分布参数(RDP)的评定方法。采用红外热成像及数字图像处理技术,测量结霜工况下微通道蒸发器内制冷剂分布。结果表明:随着蒸发器表面霜层厚度的增加,蒸发器内过热区逐渐缩小,两相区制冷剂分布更加均匀。实验180 min时比实验60 min时制冷剂过热区缩小22.7%,RDP提高17.2%,换热量降低2.34%。研究结果为结霜工况下微通道蒸发器制冷剂分布特性提供了定量测量方法。     

微通道换热器空调系统性能试验分析

本文通过对两套采用微通道换热器的KFR-72LW空调器样机（1号机：室内外换热器均采用微通道换热器;2号机：室外机为微通道换热器,室内机为管翅式换热器）,分别进行性能测试,对比分析采用微通道换热器与管翅式换热器的空调器性能差异。试验结果分析显示：微通道换热器空调器具有高效（强制冷性能）、减排（减少制冷剂充注量）、低成本（换热器小型化）等优点;但制热工况下,因室外机采用微通道换热器,换热面积大幅度减小,蒸发压力过低,导致制热效果不良、系统频繁除霜等问题,有待于进一步研究解决。     

电动汽车热泵空调冷凝蒸发器的特性实验研究

电动汽车热泵空调的能耗对其行驶里程有重要影响。本文针对两种不同结构形式的热泵空调室外换热器,实验研究了环境工况和制冷剂进出口位置对换热器性能的影响,并分析了不同结霜工况下热泵空调系统的制热性能。结果表明:作为冷凝器时,横排和竖排布置结构形式的换热器性能差异较小;作为蒸发器时,横排布置结构形式换热器的性能相比竖排布置提升了20%;对于横排布置形式换热器,制冷剂进口接近换热器底端扁管有利于提高蒸发器性能;结霜工况下,两种结构形式换热器在高寒(-7℃/-8℃)和高湿(7℃/6℃)工况下制热性能无明显衰减; 2℃/1℃工况下,横排布置结构形式的结霜和化霜特性均优于竖排布置结构形式。