翅片类型对热泵空调结霜特性的影响

通过实验研究了室外换热器采用平直、波纹、波纹/开缝翅片对热泵空调器动态结霜性能的影响。结果表明,在结霜工况下,平直、波纹、波纹/开缝三种翅片类型的系统制热量、COP和压缩机功率的峰值、平均值依次增大,其中,波纹/开缝翅片的各项平均值比平直翅片分别减小了14.57%、8.26%和7.11%。波纹/开缝翅片的性能参数最早开始衰减且衰减幅度也最大,其次是波纹翅片,平直翅片最晚开始衰减且幅度最小。结霜时,水蒸气变为霜的相变过程对传热具有强化作用,同时霜层减小了翅片间隙使风阻增大、室外风机流量减小,这对传热具有恶化作用。结霜时性能参数的曲线存在上升段和衰减段,与霜层微观成长特性一致:结霜初期,冰晶由粒状变为柱状,尚未显著阻塞翅片间隙,对传热的强化作用较显著,曲线处于上升段;结霜中后期,冰晶先沿半径成长,后又在柱状晶间隙堆垛,对传热的恶化作用较显著,曲线处于衰减段。     

翅片结构对翅片管换热器积灰与压降影响的实验研究

积灰对具有不同翅片结构的翅片管换热器均会造成长效性能的衰减。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,研究了翅片结构对积灰量及积灰后空气侧压降的影响。测试样件的翅片类型包括平直翅片、波纹翅片和开窗翅片;翅片间距范围为1.3~1.8 mm。实验结果表明:开窗翅片管换热器表面最容易沉积粉尘并增大积灰后压降,与平直翅片相比,波纹翅片和开窗翅片表面粉尘沉积量分别提高了25.6%和52.8%、积灰后压降增量分别提高了44.4%和165.6%;对于开窗翅片,小翅片间距有利于积灰并增大积灰后压降,与翅片间距1.8 mm的样件相比,翅片间距1.5 mm和1.3 mm的样件表面粉尘沉积量分别提高了26.2%和43.2%、积灰后压降增量分别提高了24.1%和49.4%;在积灰过程中,随着粉尘沉积量的增加,翅片管换热器空气侧压降先增大后保持稳定。     

波纹和百叶窗型表冷器空气侧换热性能的实验研究及分析方法

本文对方形组合式空调机组翅片管换热器空气侧的换热性能进行了实验研究和计算模型分析。将分布参数法（TTM）和创新的分排参数法(RDDM)拓展到方形组合式空调机组制热工况的实验数据处理中,分析翅片管换热器空气侧的换热性能,并与传统的ε-NTU法、集中参数法（LMTD）对比,4种方法计算的j因子和传热系数h偏差均在10%的范围内;基于分排参数模型,研究不同翅片形状、不同翅片间距、不同管径和不同翅片管排数下,传热因子j的变化情况。结果表明：j随Re增加逐渐减小,Re从3 000增至6 020,j下降了25.6%。相同Re下,开窗翅片比波纹翅片的j大,并随着Re的增加两者之间的最大偏差从26.3%缩小为8.3%。j随翅片间距和管径的增大而增大,随着管排数增加而降低,8排管时j急剧降低至约0.008。     

防腐方式对翅片管式换热器管外性能的影响

对比3种防腐类型翅片管式换热器和普通翅片管式换热器在风洞测试的试验数据,探讨防腐方式对管外换热特性及压降的影响。当迎面风速在1~4 m/s范围内时,预喷涂型翅片管式换热器的空气侧热阻比普通翅片管式换热器增加不超过15%,空气侧压降差异可忽略;因为铜翅片具有良好的导热性,铜翅片管式换热器的空气侧热阻比普通翅片管式换热器约低4%,空气侧压降差异较小;整体电泳型翅片管式换热器的空气侧热阻比普通翅片管式换热器小,且二者热阻差值随风速增大而减小,压降则反之。结合盐雾试验和实际工程应用中得到的经验,认为整体电泳型翅片管式换热器是这几种防腐方式中的最佳方案。     

翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及对空气侧压降的影响

空调器室内机多数采用翅片管换热器,会因制冷运行过程中表面析湿而粘附灰尘,导致空气流动阻力增大。本文选用空调器中常用的平直翅片、波纹翅片和开窗翅片作为测试样件,翅片间距范围为1.5～2.2 mm,研究了翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及积灰对空气侧压降的影响。结果表明:翅片表面的析湿量决定积灰程度,析湿液滴分布越密集、液桥数量越多,翅片迎风面的堵塞程度越严重且空气侧压降越大。在相同析湿工况下,具有复杂结构的开窗翅片和小翅片间距更容易积灰并增大空气侧压降,因此降低翅片结构复杂程度并适当增大翅片间距有利于空调器的防尘。在积灰过程中,随着换热器表面粉尘沉积量增加,空气侧压降先增大后保持稳定。     

翅片管式换热器百叶窗结构参数优化

针对小管径(7 mm)翅片管式换热器建立数值仿真模型，分析百叶窗片数和百叶窗开窗角度对空气侧传热因子j和摩擦因子f的影响。选择一款符合设计需求的新型翅片(单个圆管附近6片百叶窗，28°开窗角度),并对样品进行试验验证。结果表明，在干工况下，采用新型翅片的翅片管式换热器的流动特性和传热特性与现有翅片管式换热器趋势一致，且摩擦因子仿真值相对于测试值的误差小于15%,传热因子误差小于20%。     

铜翅片换热器开发应用的分析

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%.     

新型组合翅片换热器数值研究

通过对传统多排管翅式换热器的研究分析,提出第1排为平片且后部为开缝翅片的新型组合翅片换热器,并对传统和新型组合翅片2种形式换热器内的空气流动和换热进行数值分析。结果表明,新型组合翅片换热器的综合换热性能比传统翅片的提升5％～8％。     

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。     

基于不同大气压力下多种翅片型式换热器的换热特性仿真模拟研究

大气压力的不同,将对换热器的换热性能带来一定的影响,而不同翅片型式的换热器处在同一种大气压力下,对各自换热性能影响的程度如何,因此有必要对其进行研究。在GAMBIT中建立平板式、均匀倾角波纹式、前平板-后均匀倾角波纹式的换热器的物理模型,设置在大气压力100k Pa、90k Pa、80k Pa、70k Pa、60k Pa、50k Pa的工况下,通过FLUENT6.3对所建的模型进行仿真模拟计算,然后通过观察所建物理模型的中心侧面的温度云图,分析中心侧面和翅片出口处的加权平均温度来研究这三种翅片型式的换热器处于同一种大气压下的换热能力,并以10k Pa为间隔,来研究压力变化对三种翅片型式的换热器换热能力影响的程度。模拟结果为:在同一压力下,均匀倾角波纹式换热器的换热能力在三者中最大,前平板-后均匀倾角波纹式的换热器的换热能力次之,平板式的换热能力最小;压力下降对均匀倾角波纹式换热器的换热能力影响最小,前平板-后均匀倾角波纹式的换热器的换热能力影响次之,平板式的换热能力影响最大。     

两种不同类型的光滑波纹翅片管换热器空气侧性能及关联式研究

本文对两种不同类型的光滑波纹翅片管换热器进行了空气侧换热及阻力性能的实验研究,分别以Colburn换热因子和Fanning摩擦因子表征空气侧换热及阻力特性,对比分析了翅片形式对光滑波纹翅片类型的空气侧性能影响,发现当雷诺数大于5 500时,两种换热器换热因子j相差6. 4%以上,摩擦因子f相差7. 8%;同时,验证了3种不同类型的换热实验关联式对光滑波纹翅片类型的预测情况,结果表明现有关联式预测偏差较大;运用多元线形回归方法拟合得到新的换热及阻力实验关联式,平均相对误差分别为1. 59%和6. 75%,误差分布均匀,预测精度明显高于现有关联式。     

翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展--关联式

概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型(平直翅片、波纹形、条缝形翅片、百叶窗形翅片)的换热及压降实验关联式及其影响因素，并对翅片的性能评价指标进行了介绍。正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。     

开缝翅片管换热器表面积尘与压降特性的实验研究

翅片管换热器表面沉积的粉尘会导致换热器压降增加。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,选取开缝翅片管换热器为测试样件,在风速范围为1.0~2.3 m/s,喷粉浓度范围为2.1~10.8 g/m~3的条件下进行实验,研究了换热器表面的粉尘沉积特性及空气侧压降变化。结果表明:粉尘主要沉积在翅片迎风面的前缘开缝处以及换热管的迎风面上;高风速有利于粉尘沉积并增大积灰前后压降增幅,在风速变化范围内,粉尘沉积量最多增加98.4%,积灰前后压降增幅最多增加93.8%;提高喷粉浓度有利于粉尘沉积并增大积灰前后的压降增幅;在喷粉浓度变化范围内,粉尘沉积量最多增加22.8%,积灰前后压降增幅最多增加28.6%;在积灰过程中,空气侧压降比粉尘沉积量更快达到稳定状态。     

波纹翅片通道内液化天然气流动沸腾换热特性分析

波纹翅片广泛应用于液化天然气板翅式换热器中;为了对板翅式换热器进行优化设计,必须明确翅片通道内的流动沸腾机理。首先对波纹翅片流道中流体的流动和传热传质机理进行分析,建立了稳态工况下汽化相变模型。然后进行了不同质流密度、热流密度和干度工况下波纹翅片流道内流体流动换热过程的模拟,分析了质流密度、热流密度和干度对波纹翅片传热特性的影响,并与平直翅片进行了对比。结果显示:随着干度增大,波纹翅片换热系数呈现先上升后下降的趋势,且在0.5干度左右达到最大值;随着干度增加,质流密度的增大对换热性能的提升越来越明显,热流密度的增大对换热性能的提升越来越小;波纹翅片比平直翅片换热系数提高30%~150%,在低干度工况下波纹翅片强化传热效果更明显。     

正弦波纹翅片表冷器的传热及阻力特性实验研究

波纹式翅片具有良好的传热和阻力性能，应用于中央空调两器和末端设备中。以正弦波纹翅片换热器作为中央空调表面式冷却器进行了多种干、湿工况条件下的传热和阻力特性实验。对实验结果进行了分析处理，得出了正弦波纹翅片换热器的总传热系数关联式以及阻力特性的经验公式。实验结果对于中央空调两器和末端的设计具有重要的指导作用。     

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。     

不同环境参数对SK型翅片管式换热器结霜换热性能的影响

以SK型翅片管式换热器为研究对象,在循环式风洞中对其结霜工况下的性能进行试验研究,研究了入口空气流速和相对湿度等环境参数对SK型翅片管式换热器性能的影响。研究结果表明：结霜工况下,翅片表面未覆盖满霜层时,在雷诺数Re=3602～5509,进口相对湿度？=60%～80%范围内,空气侧对流换热系数随迎面风速的增大而增大,随相对湿度的增加而增加;换热器表面阻力降随着流速的增加而增大,随着相对湿度的增大而增大。实验结果表明,空气相对湿度对SK型翅片管式换热器性能的影响远大于空气流速的影响。     

采用窗片的5 mm管换热器在湿工况下换热性能的实验研究

在湿工况下,对11个采用百叶窗翅片的5 mm管换热器进行了实验研究,并分析了翅片间距、进口空气相对湿度等因素对空气侧换热性能的影响。研究结果表明:换热量随翅片间距的增加而减小,且比7 mm管或更大管径换热器更明显;换热量受进口空气相对湿度的影响小;在翅片底部出现水桥,而在7 mm管或者更大管径换热器中不曾出现。根据实验数据开发了预测5 mm翅片管换热器换热性能的j因子关联式,误差在士20%以内。     

翅片管式换热器与微通道换热器腐蚀对比分析

通过对铜铝翅片管式换热器和微通道换热器进行腐蚀研究,对比分析腐蚀对换热器形貌、传热和空气流通阻力的影响。结果表明,经过1 250 h腐蚀试验后,翅片管式换热器主体完好,但边板处的翅片腐蚀严重并出现脱落,而微通道换热器局部区域的翅片脱离扁管,出现翅片粉化现象;腐蚀引起换热器的传热性能下降,720 h时这2种换热器的换热量衰减程度接近,1 250 h时微通道换热器的换热量衰减程度明显大于翅片管式换热器;腐蚀引起换热器的空气流通阻力增大,微通道换热器的风阻增幅明显高于翅片管式换热器。     

强化翅片管式换热器换热性能的方法及应用

通过两种不同的方法改进应用在不同场合的翅片管式换热器的结构,进而提高其换热性能:一种是将低温工况下易结霜的换热器设计成变翅片间距,一种是将空调工况下的换热器设计成变螺距内螺纹管.通过热力计算及实际系统使用,得出传热系数分别提高了9.8%和3.82%.