铜翅片换热器开发应用的分析Ⅱ--铜翅片换热器对空调器性能影响分析

在Part Ⅰ中对铜翅片效率、铜换热单元传热系数以及整个铜换热器换热特性分析的基础上，理论分析了空调换热器采用铜翅片后，换热器单体性能以及空调系统性能的变化。结果显示：采用铜片铜管换热器后(不论是蒸发器，还是冷凝器)，制冷系统的制冷系数较之铝翅片换热器均有提高。蒸发器换热性能的变化比冷凝器换热性能的变化对系统性能的影响要大。当同时采用铜片蒸发器和铜片冷凝器时，传热强化系数按照通常所能达到的1．1计算时，COP随着工况变化而变化的范围可以达到3．0％-10．0％；如果单独设计换热器使换热强化系数达到1．3时，则COP的提高可达4．0％～25．0％。以上对铜翅片换热器开发应用的分析，为空调换热器的高性能化、小型化提供一条可行的发展方向。     

微通道换热器非对称式百叶窗翅片性能研究

针对汽车热泵空调中最常用的传统对称式百叶窗翅片换热器存在的换热不均匀、风阻较高问题,本文提出6种非对称式百叶窗翅片结构。采用STAR-CCM+软件对非对称式百叶窗翅片结构进行数值模拟,研究对应的4种工况下的换热器内部温度场和压力场的变化特性,并计算得出各个翅片的传热因子j和阻力因子f曲线。研究结果表明：尽管新型非对称式百叶窗翅片B3组的换热量稍有下降,但对风阻的降低效果显著,在气流进口速度为4.5 m/s时,阻力因子f减小31.9%,且整个翅片的换热更加均匀,在整个翅片上不存在换热明显集中的部位。对新型翅片进行实验研究的结果表明,实验结果和仿真结果的误差集中在10%以下。     

铜翅片换热器开发应用的分析Ⅰ--铜、铝翅片换热器性能对比

从翅片效率、单个换热单元的传热系数和整个换热器的换热量三个方面对不同翅片结构、不同管子结构和不同工况下的翅片管换热器由铝翅片换为铜翅片前后的换热特性和成本进行了分析比较：详细给出了各个结构和工况参数单独变化对换铜前后的翅片效率、单位制冷剂侧换热面积上的总传热系数和换热器换热量的影响规律。分析结果发现，翅片越薄、越高，管外径越小，风速越大时，换铜后的翅片管的换热能力增强越大，成本增加越小。在所选择的结构和工况范围内，铜管铜片换热器比铜管铝片换热器的翅片效率约提高0．938％～29．86％、总传热系数约提高9.88％～23．276％、总换热量约提高0．112％～22．3％；对于典型的1.1kW空调器的蒸发器，材料成本约增加8～42元，体积可最多缩小18％。     

整体翅片式微通道换热器的数值模拟

采用CFD数值模拟的方法,对整体翅片式微通道换热器空气侧的流动与传热特性进行研究,用场协同的原理分析翅片参数(长度、高度、间距)对换热器性能的影响,并与传统微通道换热器空气侧性能进行对比。结果表明:在考查的翅片尺寸范围内,随着翅片长度的缩短、高度的增加、间距的减小,温度场和速度场的协同性随之改善,有利于换热效果的提高;与传统的微通道换热器相比,整体翅片式微通道换热器空气侧换热性能变差,但是阻力大大降低,总体性能有所改善。     

小管径椭圆管开缝翅片换热器的数值模拟

对小管径椭圆管开缝翅片换热器空气侧的流动与传热特性进行数值模拟,对影响其换热性能的2个主要参数椭圆管偏心率和开缝翅片开缝错列高度分布进行优化,与传统管翅式换热器换热性能进行比较。模拟结果表明:当椭圆管两轴之比Rx:Ry=2:3(偏心率),开缝高度分布为0.8 mm,0.6 mm和0.4 mm时,换热效果最好。与传统管翅式换热器相比,小管径椭圆管开缝翅片换热器换热系数提高10%~20%,而压降几乎相等,总体换热性能提高。     

三排变片距翅片盘管换热器结霜特性实验研究

为改善空气源热泵室外翅片盘管换热器在低环境温度下沿空气流动方向结霜不均匀、首排结霜量较大进而导致热泵除霜间隔较短、制热能力下降等问题,对不同翅片片距组合的变片距翅片盘管换热器在低环温工况下运行及结霜的情况进行实验研究。结果表明：变片距翅片盘管换热器在低环温条件下可有效延长迎风面管排发生结霜堵塞的时间、对于结霜生长速度和结霜质量也有抑制作用。变片距翅片盘管换热器在结霜中后期阶段换热功率更高,在合理的翅片间距组合下,变片距翅片盘管换热器可以在不损失过多换热功率的情况下延长换热器迎风面管排结霜堵塞的时间,如样品4的平均换热功率比样品1低6.02%,而除霜间隔延长了37 min。     

电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化

电动汽车热泵空调是用于解决电动汽车冬季无法制热的问题,本文设计一种用于电动汽车热泵空调的新型平行流换热器。通过对换热器的冷凝工况进行数值模拟,得到不同入口速度条件下的换热及阻力特性,并与经验公式进行比较,验证数值模拟的正确性。分析不同的翅片倾斜角度及翅片间距下换热及阻力特性变化,得到优化的结构参数,为电动汽车热泵空调换热器设计提供依据。     

组合管径圆弧翅片换热性能的数值模拟

针对空调器室内机换热器空气侧的流动和换热问题,利用FLUENT软件,本文研究了开缝圆弧翅片以及组合管径开缝圆弧翅片对换热器的换热量和空气侧压降的影响,并与原开缝三折翅片换热器进行比较。结果表明,开缝圆弧翅片换热器的换热量大于原开缝三折翅片换热器,而空气侧压降略有增大。随着小管径数量增大,开缝圆弧翅片换热器的换热量逐渐减小,但压降也逐渐减小。相比于开缝三折翅片换热器,当开缝圆弧翅片换热器为10根小管时,其压降增大5%左右,但换热量却有2%左右的提高,且铜管材料节省了14.5%,有很好的应用前景。     

翅片式盘管换热器的设计改进及实验研究

分别从改变翅片厚度和换热管规格2个方面对翅片式换热盘管整体换热性能和成本的影响进行分析和实验研究。结果表明,只减小翅片厚度或减小换热管规格均会导致换热器的整体换热性能下降,若保持相同换热量,则可能需要用更多的换热原材料,而这会导致换热器成本的增加。     

间歇运行对翅片管式蒸发器长效特性的影响

研究了翅片管式蒸发器在空调器长期运行中,由于间歇运行对于其换热和空气侧压降的影响。实验对象为一个铝翅片铜管换热器和一个铜管铜翅片换热器。实验表明,经过多次间歇运行后,蒸发器的换热系数明显下降,空气侧压降有所增大,铜翅片铜管换热器的长效换热特性强于铝翅片铜管换热器,两者的长效压降特性相当。     

翅片管与盘管蓄冷性能的对比实验研究

根据盘管在蓄冰期换热系数较低的情况,提出采用翅片管替代盘管做蓄冰换热器的方案;以片距12.7mm的翅片管换热器与光管换热器进行了对比实验,得到翅片管式蓄冷周期平均蓄冷量高出15.3%,蓄冰量高出25.9%的效果;实验显示,翅片管换热器在蓄冷初期,性能优势不明显,而在蓄冷后期,冰层增厚后,优势逐渐体现。     

二氧化碳翅片管式蒸发器模拟与分析

运用分布参数法建立采用CO2的翅片管式蒸发器的数学模型，分析制冷剂侧和空气侧温度、压力和换热的变化情况。同时讨论迎面风速和制冷剂质量流量对蒸发器换热和流动性能的影响，结果表明提高迎面风速可以增加换热效果，但增加的趋势趋于平缓。制冷剂侧压降则成近似线性增大；随着管内工质流量的增大，蒸发器总换热量和制冷荆侧压降都成近似线性增大。这些工作有助于进一步了解CO2在翅片管式蒸发器中的换热和流动特性，并为换热器的优化设计和系统的匹配提供理论依据。     

圆形翅片管换热器计算模型与算法收敛性研究

本文以单排换热管为换热单元,建立了圆筒形翅片管换热器的分排参数数学模型,并提出采用二分法迭代求解换热方程组的数值求解方法,重点讨论了在对单排换热管进行迭代求解时出现的收敛性问题。本文提出两个迭代判据条件,并给出通过求解条件方程零点的方法确定迭代变量(各排换热管的进水温度)的下限值。对模型进行验证,结果表明各排换热管的进水温度迭代下限值是总进水温度的线性递增函数。在总进水温度较低的情况下,该方法可以避免迭代计算进入不合理区间,保证算法稳定收敛。     

水-空气翅片管换热器变工况、变结构特性模型分析

翅片管换热器变工况、变结构特性,是指其性能不仅受到工况参数的影响,而且也随结构参数的改变而变化的特性.因此,为深入研究此换热器特性,建立了相关的分析模型.当任一工况或结构参数在其最大可变范围内变化时,该模型可分析预测翅片管换热器相应的性能变化规律.利用实验数据对模型计算结果进行了对比验证:干工况下,模型计算所得的各性能参数值与实测值吻合良好,其平均相对误差均小于6％;湿工况下,计算值与实验值的平均相对误差也在20％内,且其变化趋势一致,从而证明了模型的正确性及有效性.分析模拟所得的变工况、变结构特性,不仅有利于优化产品的结构设计,可辅助换热器的选型,而且还为换热器运行调节方法的选取提供了依据.     

对化霜控制问题的探讨

风冷热泵通常采用测量翅片管表面温度来控制化霜，但对于北方严寒而且干燥地区，会出现虽然翅片管温度很低，但由于空气中绝对湿度太小，而不结霜的情况，如果采用温度控制化霜就会出现误操作，本文提出根据流经翅片管的空气压降来控制化霜的方法，可以避免发生上述误操作，改善热泵在冬季运行的效果。     

空调用翅片管式蒸发器的模拟与分析

建立R410A翅片管式蒸发器的稳态分布参数模型,分析制冷剂侧换热、压降、温度和干度沿流程的分布情况,并讨论风量、制冷剂流量及翅片管结构形式对蒸发器换热和流动性能的影响,为翅片管式蒸发器的设计和性能优化提供理论依据。     

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。     

受限空间中翅片管换热器的性能分析

受限空间翅片管换热器,是指由于总体框架尺寸的限制,部分结构参数被限定的换热器。为研究此类翅片管换热器的在换热传质时的不同特性,基于空调箱中的有限空间结构模型,建立适用于此类换热器计算的集总参数模型。利用二分迭代法求解的结果表明模型可高效精准地计算出翅片管换热器沿气流方向的排数,并且当任意工况参数或者结构参数发生变化时,此模型也可分析预测翅片管换热器的性能变化规律。利用实验数据对模型计算结果进行了对比验证:模型计算所得的各性能参数值与实验值吻合良好,其平均相对误差均小于2%,最大相对误差均小于8%。通过焓差实验台测定和分析翅片管换热器的制冷量和压降随工况参数和结构参数的变化规律,不仅优化换热器的设计,并为换热器运行调节方法的选取提供依据。     

Contact resistance in air-cooled plate fin-tube air-conditioning condensers

Test equipment and procedures have been developed to measure the heat transfer performance of an industry-standard wavy plate fin-tube condenser, and to compare it with alternative designs. Two test rigs were employed: one used direct electric heating, and the other used an R22 thermosyphon. Analysis revealed that the standard production heat exchanger suffered from excessive fin-tube resistance. This was confirmed by sectioning and microscopic examination. Seven different designs were compared at the same Reynolds number. The results were analysed to isolate the air-side heat transfer coefficient.     

筒型翅片管换热器空气侧换热模型分析与实验

本文对筒型翅片管换热器的空气侧流动特点进行了理论分析,基于现有换热模型提出了一种能够反映筒型翅片管换热器结构特点的集中参数形式的换热因子关联式。通过实验对比了筒型和普通型的换热因子,对理论分析进行验证,结果表明:现有换热模型对筒型翅片管换热器的预测误差较大,平均相对误差达到81.16%;对传统换热器预测较准,平均误差为7.53%;使用本文实验数据拟合后的新关联式对筒型换热器平均相对误差仅为8.86%,对传统换热器平均误差为8.80%,且误差分布均匀,大幅提高了关联式对筒型翅片管换热器的预测精度,也保持了对传统换热器的预测精度。