微通道换热器研究进展

从微通道换热器的发展历史出发,介绍其制造方式、结构和材料,重点介绍对微通道换热器发展和降低成本有重要影响的全铝微通道管材成形加工技术。对微通道传热的特征进行述评,从微电子微机械高效传热、CO2制冷减少温室气体排放和提高家用空调能效比几个方面展现微通道换热器的应用前景。     

提高制冷剂分流均匀性的分配器连接管结构设计

制冷空调系统采用多流路换热器时,要求制冷剂流量在各流路中均匀分配,其难以实现的主要原因之一是制冷剂流经折弯型分配器连接管时发生气液两相分离.本文提出将分配器连接管从一次折弯方式改为多次折弯方式的降低相分离程度的新思路,并用于连接管的结构优化设计.模拟研究了分配器连接管的折弯角度、折弯半径和管路直径对分流均匀性的影响;将...     

微通道换热器结构及优化设计研究进展

微电子芯片、激光器及高压电器等设备的高度微型化和集成化使高发热功率系统的热管理面临极大的挑战。微通道流动沸腾技术作为一种有效的散热方式可以实现大热流密度冷却,但微通道内流动沸腾机制尚不明确,在实际应用中存在流动不稳定及蒸干等问题,这对相关优化及强化换热的方法提出了更多要求。本文从通道结构及优化设计两方面,分析现阶段两相微通道换热器的研究现状及进展,为微通道内流动沸腾强化换热及未来发展提供参考。     

空调用微通道换热器的可靠性研究进展

本文通过对微通道换热器应用于空调时的系统可靠性、长期可靠性和工艺可靠性的研究成果进行分析,总结了冷凝水排除、结霜化霜、防腐与积灰、加工工艺等方面存在的主要问题及研究方向,这对提高微通道换热器的可靠性具有重要的指导意义,有助于扩大微通道换热器在空调领域的应用范围并加快其推广进度。     

冰箱微通道换热器积灰机理性研究

冰箱微通道换热器表面灰尘沉积会导致换热器压降增加，造成换热性能衰减。本文通过搭建换热器积灰模拟实验台，研究了风速、灰尘种类、湿度、是否带电等因素对换热器积灰的影响。结果表明：低速下，灰尘沉积在翅片迎风表面，在较高风速时，积灰向翅片后缘扩展。粉末状灰尘几乎不能堆积，随着灰尘中纤维所占比例的增加，积灰速度也越来越快。当风速为1 m/s，风机固定功率下，100%颗粒状灰尘、95%颗粒状灰尘+5%纤维、92%颗粒状灰尘+5%纤维+3%长纤维三种工况时，空气侧压降增长率分别为8.8%、451.4%、524.9%。95%颗粒状灰尘+5%纤维和92%颗粒状灰尘+5%纤维+3%长纤维工况下风量衰减率分别为31.6%和48.7%。当相对湿度为45%和65%工况时，空气侧压降增长率分别为451.4%和385.6%，风量下降率分别为31.7%和26.4%。不带电和交流电3 V工况下的空气侧压降增加率分别为385.6%和278.3%，风量下降率分别为26.4%和18.4%。     

平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展

由于带有一定倾斜角度的百叶窗式翅片、多流程和多管并列的独特结构,平行流换热器会产生两侧流体分布的问题,尤其是有相变的制冷剂流量在多个平行扁管中分配的均匀性变得异常重要,是影响换热器性能的关键,同时现有相关理论预测与实验结果有较大的差距,因此如何改进结构以促进制冷剂、空气更加低耗高效的换热是现在国内外相关研究机构的研究热点。这里回顾了近年来国内外相关理论和实验研究成果,研究表明空气气流分布和单相、两相制冷剂流量在集管中分配的均匀性受工况、结构和流体流动特性影响很大,同时换热器传热是制冷剂和空气相互耦合的结果,任一流体分布不均都会导致部分管段低效甚至失效进而使换热器整体性能衰减。     

微细通道换热器的研究进展

微细通道换热器不仅体积换热系数大、换热效率高,而且具有优良的耐压性能、较强的抗腐蚀性、紧凑的结构及相对低廉的价格,已成为相关领域的一个研究热点。本文从微细通道换热器内流体流动摩擦特性,流体的单相对流换热、凝结换热、沸腾换热,临界热流密度,微细通道换热器结构的优化,结霜问题及其在制冷空调系统的应用等方面,对微细通道换热器进行较为详细的综述,以期为相关的研究领域提供有价值的参考。     

微通道换热器翅片结构优化

采用STAR-CCM+软件中的共轭传热模型对微通道换热器空气侧的流动及换热进行仿真,并利用试验结果对仿真结果进行验证,表明仿真模型的准确性可以满足工程设计要求.改变翅片开窗角度和开窗数进行仿真,结果表明,翅片开窗角度为45°且开窗数为14个时,微通道换热器空气侧换热量最大,压降相对较小.     

翅片管换热器与微通道换热器腐蚀对比分析

通过对铜铝翅片管换热器和微通道换热器进行腐蚀研究,本文对比分析了腐蚀对换热器形貌、传热、空气流通阻力方面的影响。结果表明,经过1 250 h腐蚀试验后,翅片管换热器主体完好,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,两种换热器的换热量衰减程度接近;1 250 h时,微通道换热量衰减程度明显大于翅片管换热器。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换热器。     

微通道换热器波纹片的结构优化

对窗片形式的微通道换热器进行CFD仿真并与试验关联式计算结果进行对比,结果表明KimBullard和Chang-Wang关联式预测的传热因子j与CFD仿真值相比低约0~30%,Kim-Bullard关联式预测的摩擦因子f与CFD仿真值接近,仿真结果具有一定的可靠性。进一步对微通道换热器波纹片进行数值模拟,使用单位迎风面积换热量-单位迎风面积理论功耗曲线评价方法给出2组综合性能较佳的波纹片结构参数,较佳的波纹倾角为13.5°左右。     

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。     

冰箱微通道换热器积灰机理研究

冰箱微通道换热器表面灰尘沉积会导致空气侧压降增加,造成换热性能衰减。本文通过搭建微通道换热器积灰模拟实验台,研究了风速、灰尘种类、相对湿度、是否带电4个因素对微通道换热器积灰的影响。结果表明:低风速下,灰尘沉积在翅片迎风表面,较高风速时,积灰向翅片后缘扩展。粉末状灰尘几乎不能堆积,随着灰尘中纤维比例的增加,积灰速度也越来越快。当风速为1 m/s,风机固定功率下,100%颗粒、95%颗粒+5%纤维、92%颗粒+5%纤维+3%长纤维3种不同灰尘工况时,空气侧压降增长率分别为8.8%、451.4%、524.9%。95%颗粒+5%纤维和92%颗粒+5%纤维+3%长纤维不同灰尘工况下风量衰减率分别为31.6%和48.7%。当相对湿度为45%和65%时,空气侧压降增长率分别为451.4%和385.6%,风量衰减率分别为31.7%和26.4%。不带电和直流电5 V工况下的空气侧压降增加率分别为385.6%和278.3%,风量衰减率分别为26.4%和18.4%。     

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。     

微通道换热器和翅片管式换热器性能对比试验研究

采用一种用于比较不同换热器传热性能的测试方法和数据分析方法,对比分析一款风冷涡旋式冷水机组使用的微通道换热器和9.52 mm管翅片管式换热器的传热性能差异。分别在25.0℃,35.0℃和43.3℃环境温度下,当压缩机的运行频率在12~50 Hz范围内变化时,对换热器性能进行测试,评估换热器的传热性能差异和整机性能差异。测试数据表明,当修正的冷凝传热温差相同时,在25.0℃,35.0℃和43.3℃环境温度工况下,微通道换热器的冷凝传热量比翅片管式换热器分别高约8.6%~11.3%,13.5%~28.6%和16.4%~36.6%。微通道换热器相比翅片管式换热器在冷凝传热性能方面具有一定优势。     

家用空调微通道换热器流量分配特性研究

本文从理论上比较分析了制冷剂物性对于分配性能的影响,R290汽液两相的粘度和密度差别相比R22较小,流量分配特性理论上略好,制冷剂压降也更小。且随着蒸发温度的升高,流量分配特性会变好。通过在两种流程微通道换热器中的对比实验,发现R22和R290在四流程中的分配特性明显好于两流程,蒸发器换热器量提升5%～6%,系统制热量提高1.8%左右,COP提高8%～10%。由于R290分液特性略好,R290的换热量提高幅度略大于R22,且由于R290压降增加更小,更适合于多流程换热器,使得系统COP提升更多。     

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。     

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。     

微通道换热器在空调器上的应用研究

试验研究空气流量和流路设计对微通道换热器换热量的影响。测试结果表明,空气流量增加47％后,换热量增加10．6％;流路设计变化后,换热能力差别1．8％。将某机型铜管换热器更换成微通道换热器后,A工况能效提高0．22w／w,功耗降低4％,制冷剂充注量减少21．4％。指出整机的通风设计对微通道换热器有很大的影响,顶出风和侧出风机型需要采用不同的微通道结构设计。认为微通道换热器是应对国家2级能效要求的一个很好的技术解决方案;分析限制微通道换热器推广使用的一些因素。     

采用微通道换热器的热泵型空调器性能研究

基于对采用自行研制的微通道换热器的热泵型空调器的实测结果,计算分析采用微通道换热器的热泵型空调器的能效提升效果。结果表明,在保持换热面积一定的情况下,采用微通道换热器可以使热泵型空调器的制冷和制热的能效提高20％以上。     

微通道换热器在客车空调器上的应用

在满足制冷要求的前提下,将经优化设计的微通道冷凝器应用于客车空调器,与原采用管片式冷凝器的客车空调器相比,换热器质量减少70%,制冷剂充注量减少29%,耗材成本大幅降低。适应客车空调器轻量化和节能环保的趋势。