析湿工况下翅片管式换热器表面粉尘沉积过程的数值模型

空调器采用翅片管式换热器作为蒸发器，在制冷工况下换热器表面发生析湿及粉尘沉积，导致性能衰减。建立湿翅片表面粉尘颗粒物沉积过程的数学模型，模拟冷凝水捕集颗粒物以及湿积灰层黏附颗粒物的过程。被冷凝水捕集的颗粒物数量等于运动轨迹与水表面轮廓会出现相交的入射颗粒物的数量；后续的入射颗粒物与湿积灰层碰撞时，部分入射颗粒物会发生沉积且部分被碰撞的已沉积湿颗粒物会发生移除，这两部分的颗粒物数量相减即为被湿积灰层黏附的颗粒物数量。模拟与实验结果的对比表明，预测的湿积灰层形状与实验照片的吻合度较好，预测的单位面积颗粒物沉积质量与91%的实验数据之间的误差在±20%之间，平均误差为11.8%。     

空调换热器长期运行性能衰减的加速实验研究

为研究长期积尘对空调室外机性能衰减的影响,本文采用对空调室外换热器进行加速测试方法,在高粉尘浓度环境下短时间积尘模拟实际空调在低粉尘浓度下长期运行时的积尘效果,从而加快换热器的积尘进程以达到加速测试的目的。基于上述方法搭建了换热器加速测试实验台,对具有不同翅片结构与管排数的3种换热器样件进行2～10 h的加速积尘测试,预测其在室外运行1～5年后的性能衰减效果。测试结果表明:空调换热器使用5年后,1排管波纹翅片换热器、2排管波纹翅片换热器和2排管平直翅片换热器的压降增幅分别为21.8%、29.5%和25.0%,换热量衰减率分别为11.2%、19.3%和18.0%。     

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。     

制冷空调换热器的研究进展(三)——换热器长效性能

空调器长期使用后,会因换热器表面积聚大量的灰尘而导致空调器的长效性能出现衰减。本文的目的是总结目前空调器及换热器的长效性能研究进展。介绍了积灰对换热器性能衰减的影响,包括干工况下积灰和析湿工况下积灰对换热器空气侧换热和压降的影响。介绍了长效节能评价标准的发展进程,以及换热器长效性能衰减测试技术的发展。介绍了换热器表面粉尘颗粒物沉积过程的预测方法,包括干工况和析湿工况下的颗粒物沉积模型。还介绍了换热器除尘技术的研究情况,以及各除尘技术的应用特点。     

金属翅片冷表面多孔性灰尘内水气透湿过程的实验研究

为了能够开发利用灰尘内部结冰胀脱方法来实现换热器翅片表面自清洁的技术,需要研究翅片表面多孔性灰尘内部水气透湿过程的物理机制及影响规律。本文设计并搭建了金属翅片表面多孔性灰尘水气透湿过程的可视化实验台,研究了金属冷板温度、灰尘样件厚度和入口湿空气相对湿度对多孔性灰尘内水气冷凝量的影响,实验参数范围涵盖金属冷板温度5~7 ℃、灰尘样件厚度3~8 mm、入口湿空气相对湿度15%~90%。结果表明：湿空气会优先通过由颗粒物团聚体构成的间隙通道渗透至灰尘内部并引起灰尘团聚体形变。低的金属冷板温度会提高灰尘内的水气冷凝速率,当金属冷板温度从7 ℃降至5 ℃时,灰尘样件内的水气冷凝速率平均提高约20%;大的灰尘厚度有利于提高水气冷凝量,当灰尘样件的厚度由3 mm增至8 mm时,灰尘样件内的最大水气冷凝量提高约15%;高的相对湿度有利于提高灰尘样件内的水气冷凝速率,但当相对湿度低于30%时,多孔性灰尘内将不会发生水气冷凝现象。     

电子膨胀阀内啸叫噪声特性及发声规律的实验研究

空调系统中电子膨胀阀节流时出现的尖锐啸叫噪声严重影响用户使用舒适性,了解制冷剂流经电子膨胀阀时的啸叫噪声产生机理及其发声规律是解决上述噪声问题的关键。本文设计了可以对阀前后制冷剂状态进行调节控制并对产生的啸叫噪声进行测量分析的实验系统,得到不同工况及阀开度下的啸叫噪声发声规律。研究表明：啸叫噪声来源于阀内流体高频压力脉动引起的流体周期性振荡,其发声特性是阀内环锥形节流通道与阀腔构成的亥姆霍兹共振腔结构对共振频率附近的噪声源信号选择性放大的结果。啸叫噪声声压级主要与阀内制冷剂流速及阀开度有关,阀开度为700 pls下制冷剂速度由2.5 m/s增至3 m/s时,噪声声压级提高了21%;阀内制冷剂流速决定了流体振荡频率,阀开度决定了阀内声腔共振频率;通过改变阀腔结构以增大共振频率,使常见空调工况下阀内制冷剂冲击引起的振荡频率低于共振频率,可以有效避免啸叫噪声产生。     

风冷冰箱开关门过程中箱室内温度场变化的CFD模拟

常见风冷式冰箱在使用过程中经常要将箱门进行开关操作,箱室内温度均匀性会遭到破坏并影响食品存储.以开发冰箱开关门过程的仿真方法为研究目的,并对典型风冷式冰箱各箱室在开关门条件下的箱室内侵入热量变化特征进行分析.采用CFD动网格方法,将冰箱开关门过程分解为门打开的过程、门维持打开状态的过程以及门关闭的过程,并对过程中每个离散时间点下的箱室内平均温度以及回风口气体质量流量进行监测,从而计算得到一个完整开关门过程中的箱室内侵入热量大小.对冷藏室、冷冻室和变温室在相同开关门条件下的箱室内侵入热量进行了计算,结果表明各箱室在开门过程中的室内温升速率最大、在关门过程中的室内温升速率最小,且冷冻室在整个开关门过程中的总侵入热量最大,其箱室内温度分布不均匀性也最严重.     

空调器用换热器的换热量衰减率测试方法

为了快速评估空调器用换热器长期运行后的换热量衰减情况,本文提出一套通过测试换热器加速积尘前后的换热量来预测其换热量衰减率的测试方法。该测试方法中,采用负反馈模式精确调节换热器迎风面的粉尘浓度,能够在加速积尘时间内维持换热器迎风面粉尘浓度的稳定性;通过对加速积尘循环空间与换热量测试风道进行一体化设计,能够在不需要移机时实现加速积尘与换热量测试之间的切换。在入口空气温度为45℃、流速为1. 5 m/s,入口水温为21℃、流速为0. 5 m/s的工况下对该测试方法的可靠性和一致性进行了验证,结果表明:换热器迎风面粉尘浓度能够稳定维持在目标浓度120 mg/m3,波动范围在±20%内;对4种具有不同结构的换热器样件进行了多次换热量衰减率测试,其换热量衰减率相对偏差均在±10%之内,表明该测试方法具有较好的一致性。     

空调换热器长效性能衰减的研究进展

空调换热器长期使用后性能会衰减,导致整机制冷和制热能力出现不同程度的下降。分别从粉尘污垢、表面腐蚀、间歇运行及微生物污染四个方面分析了国内外空调换热器长效性能衰减的研究现状,指出了目前针对这些因素的研究中存在的问题,提出了今后空调换热器长效性能的研究及应用方向。     

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。