采用小管径铜管空冷换热器的性能成本分析研究

铝管替代铜管和采用更小管径的铜管是当前降低空调器成本的两大热门方向。本文从小管径铜管替代的角度对中9．52mm内螺纹铜管和Ф5mm内螺纹铜管这两种管型以及采用这两种管型的换热器进行了性能比较和成本分析。研究结果表明：在相同实验条件及同样的体积流量下,Ф5mm内螺纹铜管管内换热系数比Ф9．52mm内螺纹铜管管内换热系数提高15％左右。在相同的测试工况和同样的迎风面尺寸条件下,Ф5mm铜管换热器在取得与v9．52mm铜管换热器接近换热量的同时,可以节约铜管材料41．8％,铝箔材料50％。     

扁平铜管翅片管冷凝器性能试验

对一种扁平铜管百叶窗翅片管换热器（FTHX）进行单体冷凝性能和整机制冷性能试验,并与现行铜圆管翅片管换热器（CTHX）在相同工况下进行对比。试验结果表明：FTHX具有风阻低、制冷剂流阻高和系统制冷剂充注量少的特性;FTHX综合冷凝性能高于φ7mm铜管换热器但略低于φ9.52mm铜管换热器;FTHX整机制冷能力和能效比均略低于单排φ9.52mm铜管换热器。     

小管径内螺纹铜管在空调系统中的应用

在比较Ф5mm内螺纹铜管与普通Ф7mm内螺纹铜管换热及流体压降特点的基础上,介绍了家用空调使用晒咖内螺纹铜管的特点及其采用的相应措施。整机性能测试证明,采用中5mm内螺纹铜管时蒸发器铜的用量降低43％以上,成本下降40％左右;而制冷量、能效比及循环风量均有所增加。     

5mm管房间空调器流路的优化设计

将目前房间空调系统中室外机和室内机常用的直径7mm及以上的内螺纹铜管改为5mm内螺纹管,可以达到节省材料与提高传热效率的效果。本文提出了空调系统换热管由7mm及以上铜管改为5mm铜管的设计方法和改进措施,如调整换热器纵向和横向换热管数目,制冷剂流路的分路数和压缩机更换等。通过一个分体式房间空调系统设计算例,具体说明将空调系统由7mm及以上管径改为5mm管径的具体的改进措施。设计结果表明在换热器具有相同换热性能的条件下,室外机由9mm管改为5mm管时,需同时增加换热器纵向和横向换热管数目,并调整分路数;室内机由7mm管改为5mm管室内机时,仅需要改变分路数。同时,采用高效压缩机,可进一步提高5mm管空调系统的性能。     

5mm管径铜管换热器在商用空调机组上的应用研究

基于一台15 kW的商用空调机组,原机的室内、外换热器均采用9.52 mm管径铜管,对其进行替代设计,采用5 mm管径铜管室内、外换热器。在对5 mm管径换热器的优化过程中发现:翅片间距、翅片片型、流路设计、分液器毛细管长度均对换热量、能效、除霜效果有较大的影响。对比优化后的5 mm管径换热器和原机换热器的性能、成本、制冷剂充注量发现:5 mm管径换热器的额定制冷能力提高3.47%,能效比提高7.86%,额定制热能力和性能系数与原机相当,除霜周期较原机增加25.1 min;室外换热器成本降低约10%;室内换热器成本降低约20%;制冷剂充注量减少46%。     

管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究

家用空调换热器采用的管径不同,产生的传热效果等性能有差异。采用空气焓差法,对具有相同制冷量的5 mm管径换热器和7 mm管径换热器进行了蒸发工况的实验,并建立了不同管径换热器的仿真计算模型,分析了管径的变化对蒸发器制冷剂侧和空气侧的换热和压降的影响。对比实验与计算结果,发现:1)5 mm换热器空气侧表面传热系数提高了17%;2)在相同制冷量下,5 mm换热器的制冷剂质量流量减少了4.6%,质量流速增大了89.4%,同时由于管壁热流密度的增大,引起了蒸干点的提前;3)以制冷剂达到相同干度时的换热系数作为基准,随着干度的增加,5 mm管的管内换热系数增大到7 mm管的1.43~1.86倍;同时制冷剂的摩擦压降、加速压降和局部压降均为7 mm换热器的3倍,压降引起了蒸发温度降低1.1℃。     

Ф5mm管径换热器在热泵空调上的应用研究

基于一台热泵风管机重新设计了Ф5mm管径蒸发器和冷凝器,对原换热器和Ф5mm管径换热器的性能、成本、分路设计进行分析研究。结果表明,采用Ф5mm管径换热器能够提高空调的性能,降低开发成本。设计Ф5mm管径换热器时,应在流程长度和分路数目之间进行平衡优化,单分路流程长度可控制在4～6m。     

微通道换热器在热泵型空调机组中的应用

将微通道换热器应用到北美市场典型的分体式热泵型空调机组中,并对采用微通道换热器的机组和采用铜管翅片式换热器的原机组的性能进行试验对比。试验结果表明,室内室外机均采用微通道换热器后,机组能力提高4％,制冷季节能效比（SEER）与制热季节能效系数（HSPF）分别提高2％和1％,换热器质量减轻44％,制冷剂充注量减少51％。平均结霜时间与原机组相比延长5％,平均除霜时间比原机组延长4％。此外,通过优化设计,制冷剂的分布更加均匀。对室外机微通道用换热器进行耐腐蚀性测试和压力交变疲劳测试,结果表明微通道换热器具有良好的可靠性。     

Φ5mm瘦齿大螺旋角内螺纹铜管换热性能研究

通过单管热交换性能测试和分析,研究Φ5 mm瘦齿大螺旋角内螺纹铜管和当前空调厂家大量使用的Φ5 mm普通内螺纹铜管的单管换热性能。结果表明:Φ5 mm瘦齿大螺旋角内螺纹铜管的热交换能力较同规格普通内螺纹铜管有明显提升,特别是冷凝过程,其换热系数平均提高17%,在制冷剂质量流量较大时其压力损失仅增加1%~2%。     

天然制冷剂R290用于热泵干衣机能效实验研究

独立式热泵干衣机目前主流制冷剂以HFCs类R134a为主,其全球变暖潜值(GWP)高达1 430。天然制冷剂R290属于HCs类制冷剂,GWP小于20。本文基于天然制冷剂R290与R134a的物理和热力学性质对比分析,对独立式热泵干衣机热泵循环系统进行了优化设计和实验研究,最终确定蒸发器采用φ7 mm管径铜管和2.2 mm片距的亲水平片,冷凝器采用φ5 mm管径铜管和1.5 mm片距的非亲水平片,压缩机采用排量为8.1 mL的R290制冷剂压缩机,节流装置采用管径φ1.0 mm和长度820 mm的毛细管。测试结果表明：R290用于独立式热泵干衣机热泵循环系统,在满足国际、国家和欧洲标准中关于A3类制冷剂充注量限制的要求下,即对于A3类制冷剂,若其充注量不大于0.15 kg时,则没有房间体积限制。在R290充注量为0.15 kg时,热泵干衣机能效指标为23.0,可达到欧洲现行干衣机能效等级标准最高等级A+++。     

家用热泵空调器室外机换热器的流路优化

针对家用热泵空调器用的9.52 mm和7 mm双排室外换热器,在额定制冷制热工况下,利用仿真分析的方法研究流路数对换热器性能的影响,对9.52 mm换热器的流路的进一步优化,得到制冷制热综合性能更优的流路布置方式,并在整机上进行试验验证。结果表明,制冷剂侧压降对冷凝器和蒸发器的换热都有较大影响,特别是对较小管径的换热器;由于蒸发器中制冷剂侧压降较大,热泵空调器室外机用的换热器作冷凝器时对应的最佳流路数少于作蒸发器时的;适当增加过冷管数会进一步提高热泵空调器室外机换热器的综合换热能力;试验结果与仿真结果趋势大致相同。     

大直径重叠式浮头式换热器的制造

介绍Φ2200 mm大直径重叠式浮头式换热器的主要制造过程,主要包括接管的组焊要求、上/下换热器的重叠组装要求、浮动管板管头水压试验要求及试压工装的制作等。     

采用铜铝复合管的翅片管换热器换热性能数值模拟与实验研究

提出采用一种铜铝复合管,用来替代传统的空调室外机换热器用铜管,可降低成本27.8%。首先通过数值模拟研究了Φ7管径的铜铝复合管与铜管翅片管换热器空气侧的传热与流动性能,计算结果表明,在入口风速为2.5m/s的情况下,与采用铜管的换热器相比,采用铜铝复合管的换热器空气侧的压力分布几乎不变,换热量降低3.12%,对性能影响较小。另一方面,对采用该模型的铜铝复合管换热器进行了性能测试,实验结果表明:铜铝复合管换热器换热量为8775W,与铜管换热器9101W相比降低3.58%,满足换热器标准要求。实验结果与数值模拟结果基本吻合,均证明这种新型铜铝复合管对换热器性能的影响不大,可用于空调的制造中。     

核电站用离心式冷水机组换热器铜管腐蚀泄漏分析

某核电站用离心式冷水机组蒸发器/冷凝器铜管在投运前发生制冷剂泄漏,通过对泄漏点进行微观分析,并从设备制造工艺过程排查产生问题的原因,确认换热器铜管在出厂前内壁残留了少量的空压机润滑油.残留的润滑油在一定潮湿空气中长期暴露而水解酸化形成铜管敏感的羧基酸根介质,进而在铜管表面产生电化学反应形成蚁巢腐蚀,最终造成泄漏.     

CO_2换热器的结构优化研究

对3kW R404A/CO2制冷系统(CO2作为载冷剂)的CO2翅片管式蒸发器及套管式蒸发冷凝器的结构进行初步设计分析,对比不同管径、不同管排数等因素对蒸发器性能的影响,以及各种情况下换热器所消耗的铜、铝的体积的差距,在满足换热要求的基础上对蒸发器及蒸发冷凝器进行优化,得出较经济的结构。由于CO2的管内冷凝换热系数与干度有关,对蒸发冷凝器的设计提出简化计算方法。     

A minichannel aluminium tube heat exchanger – Part I: Evaluation of single-phase heat transfer coefficients by the Wilson plot method

A prototype liquid-to-refrigerant heat exchanger was developed with the aim of minimizing the refrigerant charge in small systems. To allow correct calculation of the refrigerant side heat transfer, the heat exchanger was first tested for liquid-to-liquid (water-to-water) operation in order to determine the single-phase heat transfer performance. These single-phase tests are reported in this paper. The heat exchanger was made from extruded multiport aluminium tubes and was designed similar to a shell-and-tube heat exchanger. The heat transfer areas of the shell-side and tube-side were approximately 0.82 m² and 0.78 m², respectively. There were six rectangular-shaped parallel channels in a tube. The hydraulic diameter of the tube-side was 1.42 mm and of the shell-side 3.62 mm. Tests were conducted with varying water flow rates, temperature levels and heat fluxes on both the tube and shell sides at Reynolds numbers of approximately 170–6000 on the tube-side and 1000–5000 on the shell-side, respectively. The Wilson plot method was employed to investigate the heat transfer on both the shell and tube sides. In the Reynolds number range of 2300–6000, it was found that the Nusselt numbers agreed with those predicted by the Gnielinski correlation within ±5% accuracy. In the Reynolds number range of 170–1200 the Nusselt numbers gradually increased from 2.1 to 3.7. None of the previously reported correlations for laminar flow predicted the Nusselt numbers well in this range. The shell-side Nusselt numbers were found to be considerably higher than those predicted by correlations from the literature.     

铜管蚁巢腐蚀机制及其预防措施

空调换热器用铜管发生的蚁巢腐蚀会导致系统产生泄漏,使制冷、制热性能下降。本文通过介绍蚁巢腐蚀形成的机理,对可能引起蚁巢腐蚀的物质进行相关试验验证,有针对性地提出预防措施。     

R410A空调器系统的实验研究

小型空调工质R22被取代的同时,人们已经将研究热点放在R410A上,由于R410A的特性,系统需做较大改进.本文以单管试验为基础,将铜管制作成高效换热器,加以对R410A空调器系统进行研究.