基于提升变频房间空调器APF的室外换热器流路设计

以提升房间空调器APF(全年能源消耗效率)为目标,使用CoilDesigner软件对某变频房间空调器的室外换热器进行仿真研究,并依据仿真结果设计不同的换热器制冷剂流路方案,通过试验对比不同流路方案的换热器对空调器APF的影响。利用热阻平衡法对室外换热器流路进行设计,并用试验结果进行验证,结果表明采用热阻平衡法计算出的最佳分路数与试验结果能够良好地吻合,可以用于指导换热器流路的初始设计工作。     

房间空调器采用3mm铜管的设计与性能分析

房间空调器采用更小管径的铜管可以使换热器更加紧凑、高效和环保,因而开发3 mm铜管换热器代替现有的5 mm管换热器是未来房间空调换热器的一个重要发展方向。本文提出了开发3 mm管换热器的技术思路,包括通过定量计算强化管和光管的换热与压降特性来确定管型;通过基于换热性能和压降的流路参数和管径的寻优算法来优化流路和管径。设计结果表明,某典型的3,500 W房间空调器从5 mm强化管改为3 mm光管后,其内、外机的换热性能在制冷工况下分别提升12.7%、5.7%,在制热工况下各提升10.1%、15.4%;压降均在50 k Pa以内;铜的用量下降57.2%、铝的用量增加2.1%。     

家用变频热泵型空调器室外机换热器流路布局优化设计

对家用变频热泵型空调系统性能随Φ7 mm管室外换热器流路布局的变化进行试验研究,结果表明:热泵型空调用的室外换热器制冷工况和制热工况对应的最佳分路数不同,制冷工况时的最佳分路数少于制热工况,且分路数对制热工况性能影响更大。室外换热器流路布局设计应首选额定制热工况作为设计工况,且应优先考虑该工况下的最佳分路数对应的流路,再在此基础上适当减少制冷剂低干度区的分路数。对于用于3 500 W制冷量的二级能效R32家用变频热泵型空调器用的室外换热器,最佳分路数为3,单支路换热管长度不超过11.2 m,最佳流路布局为3进1出的"7U+7U+7U-3U"流路。     

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。     

电动汽车热泵空调系统室外换热器结霜特性实验研究

针对电动汽车热泵空调系统在冬季运行时室外换热器易结霜而影响系统制热性能的问题,本文设计搭建实验系统并进行研究,分析了多流程微通道换热器的结霜特性。实验结果表明:室外换热器表面霜层生长和表面温度下降两个因素之间为联动关系,各流道霜层分布呈不均匀状态,换热器内两相制冷剂密度不同且受重力影响,导致产生气液相分离和在流道内分布不均的状况。另外,室外换热器表面霜覆盖率的增长会导致室外换热器制冷剂侧的温度、压缩机吸排气压力、制热量等降低,引起导致压缩机单位功耗增加,以环境温度为0℃的数据为例,当霜覆盖率达77. 4%时,吸气压力、排气压力和制热量的降幅分别为33. 4%、12. 1%和25. 8%,单位功耗增幅为32. 0%,导致系统运行的稳定性降低,使制热量无法满足乘员舱制热需求。     

R290房间空调器运行特性实验研究

为探究R290家用房间空调器的性能特点,分别制作了采用定频压缩机与变频压缩机的空调器样机数台,在分别灌注R290及R22制冷剂后进行运行特性对比分析。在焓差室内进行多组不同毛细管规格及制冷剂灌注量试验,选择最佳性能结果进行分析,结果表明:R290空调器样机在制冷性能表现方面与R22相近。但定频样机在制热运行时制热量明显不足,仅为R22的90.8%,更换大管径换热器后制热量稍有提升,为R22的93.2%。采用变频压缩机及提升灌注量后制热量有明显提升,为R22的98.9%。指出R290样机制热量不足的主要原因之一为较低的制冷剂质量流量,变频技术、补气增焓技术可有效改善R290空调器制热量不足的问题。     

变频空调器低温制热不停机脉冲除霜的试验研究

为提高变频空调器的低温制热量和APF值,设计一套试验方案,在机组制热运行不停机的情况下,利用室内换热器输出的液态制冷剂的余热对室外换热器进行脉冲除霜,有效延长机组的除霜周期,从而提高低温制热量和APF值。从实际试验数据可知,本方案能使变频空调器的除霜周期延长至原来的3倍,低温制热量提高15%,APF值提高0.08,制热效果与舒适性明显改善。     

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。     

空气-空气热泵空调器的模拟计算

以空气-空气热泵空调器为研究对象,建立了系统各部件数学模型,并对系统稳态运行性能进行了模拟分析,主要探讨了室内外换热器面积变化对热泵空调器性能的影响.结果表明,增大室内外换热器面积,均能提高制冷量和制热量,而对制冷系数和制热系数的影响程度不同.减小室内外换热器面积均能提高制热量与制冷量的比,但减小室外换热器面积时提高的幅度较大.另外,也可以通过采取其它措施来改善热泵空调器的性能.     

基于气体旁通蒸发技术的变频房间空调器APF提升研究

对于空调器用翅片管换热器,制冷剂在蒸发/冷凝两种工况下的制冷剂侧压降特性差异较大,导致换热器蒸发模式下的最佳分路数远大于冷凝模式下的最佳分路数,而常规翅片管换热器无法实现制冷剂流路与运行工况之间的良好匹配.针对这一问题,本文通过实验研究了气体旁通蒸发技术对不同负荷下房间空调器性能及APF的影响.实验结果表明:制热模式下...     

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。     

Frost formation on fin-and-tube heat exchangers. Part I—Modeling of frost formation on fin-and-tube heat exchangers

In this study, the heat and mass transfer characteristics of heat exchangers during frost formation process are analyzed numerically. Unsteady heat and mass transfer coefficients of the air side, heat transfer coefficient of the refrigerant side, air-frost layer interface temperature, the surface efficiency of the heat exchanger and the mass flow rate of the frost accumulated on the heat exchanger surface are calculated. The total conductivity (UA) and pressure drop of the heat exchanger are reported for different air inlet temperature, relative humidity, air mass flow rate and the refrigerant temperature.     

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。     

室外换热器分液装置的实验研究

制冷剂分配不均现象是室外换热器研究的重点内容.本文设计了两种隔板形式,共制作7种样件放置于换热器集管中进行实验研究.通过实验分析了换热器用作蒸发器的6种工况与用作冷凝器的4种工况下的制冷剂分配情况及换热性能.结果表明:本文利用挡流板实现了良好的制冷剂分配效果,两种挡流隔板(A和B)的加入均有助于改善换热器制冷剂分配不均...     

Effect of periodic reverse flow on the heat transfer performance of microchannel evaporators

Periodic flow reversal are commonly present in microchannel heat exchangers, but have been studied in air conditioning systems only recently. This paper presents the effect of periodic reverse flow on the heat transfer performance of a heat exchanger. Two heat exchangers with identical geometries in the heat transfer areas are employed and an artificial upstream flow resistance is added for one of them. The heat exchanger without artificial flow resistance is subject to more severe boiling instabilities and consequently generates four times more reverse vapor flow than the other one. The comparison of capacities under identical operating conditions reveals that higher intensity of reverse flow helps to improve cooling capacity by up to 13.3%. Meanwhile, numerical simulations of bubble dynamics coupled with heat transfer are carried out for both heat exchangers. Results show that in the heat exchanger with more reverse flow, the refrigerant side heat transfer coefficients are enhanced, especially in the upstream part of a channel where the flow velocity is relatively low.     

一种基于四换热器构型的整体式热泵热回收型新风除湿机

新风除湿系统通过置换室内空气和控制室内湿度营造健康舒适的建筑环境。但家用整体式新风除湿热泵受限于安装空间,存在除湿能效低、能力不足等问题。本文提出一种基于四换热器构型的热泵热回收型新风除湿系统,既能全面回收内外部冷能,提升除湿能力和能效;又能通过空气流路和制冷剂流路的转换产生多种运行模式,满足各种应用场景下的新风除湿需求。系统仿真和样机的实测结果表明,在名义制冷工况下的除湿能效SMER高达3.27 kg/(kW·h),相比三换热器系统提升35.2%,相比二换热器系统提升59.6%。     

结构特征对螺旋管换热器性能的影响

目的研究结构特征对螺旋管换热器换热性能的影响,为换热器设计和结构优化提供理论依据。方法在CFD软件Ansys的FLUENT模块中模拟螺旋管换热器内流体的流动换热过程。在相同边界条件下,不改变总换热面积,通过改变换热器的换热管直径和壳体长度,研究几何参数对换热性能的影响。通过对比单管单螺旋、单管双螺旋、双管双螺旋和内外双螺旋等4种不同缠绕方式换热器中流体的温度分布云图,研究螺旋管的结构对换热器换热性能的影响。结果保持总换热面积不变,减少换热器的管径,增大壳体的长度,都能有效提高换热效率。与单管单螺旋结构的换热器相比,单管双螺旋结构换热器的流体出口温度下降了9.74%,平行双螺旋结构换热器的出口温度下降了5.05%,内外双螺旋结构换热器的出口温度上升了10.11%。结论在螺旋管换热器的设计和优化过程中,可以通过减小换热管径,增大壳体长度,采用内外双螺旋结构,以实现提高传热效率的目的。     

Performance evaluation of a CO2 heat pump system for fuel cell vehicles considering the heat exchanger arrangements

A novel CO₂ heat pump system was provided for use in fuel cell vehicles, when considering the heat exchanger arrangements. This cycle which had an inverter-controlled, electricity-driven compressor was applied to the automotive heat pump system for both cooling and heating. The cooling and heating loops consisted of a semi-hermetic compressor, supercritical pressure microchannel heat exchangers (a gas cooler and a cabin heater), a microchannel evaporator, an internal heat exchanger, an expansion valve and an accumulator. The performance characteristics of the CO₂ heat pump system for fuel cell vehicles were analyzed by experiments. Results for steady and transient state performance were provided for various operating conditions. Furthermore, experiments to examine the arrangements of a radiator and an outdoor heat exchanger were carried out by changing their positions for both cooling and heating conditions. The arrangements of the radiator and the outdoor heat exchanger were tested to quantify cooling/heating effectiveness and mutual interference. The improvement of heating capacity and coefficient of performance (COP) of the CO₂ heat pump system was up to 54% and 22%, respectively, when using preheated air through the radiator instead of cold ambient air. However, the cooling capacity quite decreased by 40–60% and the COP fairly decreased by 43–65%, for the new radiator-front arrangement.     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。