提高空调换热器性能的实验研究

王新利，熊美兵，冯明坤

( 广东美的暖通设备有限公司，广东 528300 )



提高空调换热器性能的实验研究

王新利，熊美兵，冯明坤

( 广东美的暖通设备有限公司，广东 528300 )

本文分析了在相同实验条件下，通过改变换热器流路数和分流毛细管长度，实验研究各参数对空调系统换热器性能的影响情况。结果表明，为了降低换热器的压力损失，应增加换热器的流路数和减小分流毛细管的长度，从而提高制热量和换热效率,有利于减少能源浪费，增加制热的热舒适性。

换热器；效率；舒适性

1　前言

随着人们生活水平的提高，空调已经走进千家万户，且世界范围内，能源危机日益加剧，也促使人们的节能意识逐渐增强，如何在提高空调舒适性的基础上，提高换热器的换热效率，成为很多学者和技术人员致力研究的课题。

翅片管换热器广泛地应用于空调制冷行业中，研究人员针对换热器流路布局对换热性能的影响进行了大量的研究分析[1～2]，以往的研究多集中在管内和管外的结构以及寻找更高效、环保的替代制冷剂上，并在这些方面取得了很好的强化换热效果[3～4]。而行业内一般通过提高换热系数、增加换热面积和增加空气侧及制冷剂侧的平均温差三种途径，来达到提高换热器性能的目的[5]。

本文分析了在相同实验条件下，通过改变换热器分流方式和分流毛细管长度的变化，实验研究各参数对空调系统换热能力和换热效率的影响情况，为提高换热器的换热效率提供一种方法论，从而实现提高空调系统的整体性能，进而实现节能的基本需求。

2　换热器实验方案

空调换热器一般由U型铜管、笛形管、分配器和分流毛细管组成。本实验方案的换热器选用U型铜管管径分别为Ø8和Ø9的两种，由这两种U型铜管组成的换热器的长×宽×高尺寸均相等，且具有相同大小的迎风面积，换热器的风机转速也相同，其中Ø8换热器分成11流路，分流毛细管尺寸分别为4.8×3.5×300mm和4.8×3.5×822mm两种规格。Ø9换热器分成9流路，分流毛细管尺寸分别为4.8×3.5×300mm和4.8×3.5×822mm两种规格。空调系统压缩机采用美芝某变频压缩机，节流部件为不二工机电子膨胀阀D32MISZ-1R，实验测试方案如表1所示。

表1　实验测试方案参数表

3　实验装置

3.1实验条件

选用实验室专用的恒温恒湿空调系统，控制测试室内的环境温度，根据国家标准GB_T18837-2002[6]的规定，将内外侧工况调到名义制热要求的环境工况，即控制室外侧干球温度在7±0.5℃，湿球温度6±0.5度，控制室内侧干球温度在20±0.5℃，湿球温度15±0.5℃。

3.2温度的测定

通过0.2mm的铜-康铜丝制成的热电偶作为测温元件，对空调系统的各管路的关键点的温度进行测量。将制作好的热电偶通过铝箔纸、保温棉和扎带，贴紧布置在压缩机排回气口、冷凝器进口、中部和出口等关键部位。

3.3数据采集系统

数据采集系统采用合肥通用环境控制技术有限责任公司的实验室专用的数据采集软件GECT Test Software来显示并记录数据，记录频率为每6秒/次，连续记录每个运行周期，采集的数据保存于电脑硬盘指定的文件夹里。

4　实验测试结果及分析

实验测试结果对比见表2。

表2　实验测试结果对比

该换热器作为室外机蒸发器使用，测试方案中，采用相同的室内机作为冷凝器，压缩机运行88Hz，电子膨胀阀开度也相同。通过实验研究换热器流路数及分流毛细管参数的变化对制热量、消耗功率及能效COP的影响。

如图2～图4所示，对于相同的换热器来说，流路数相同时，分流毛细管越长，压力损失越大，消耗功率随之增大，制热量和能效也随之降低。对于不同换热器来说，分流毛细管规格相同时，流路数越多，压力损失越小，消耗功率也越小，制热量和能效也随之升高。

图1　制热量的实验测试结果

图2　消耗功率的实验测试结果

图3　实验测试结果的COP

图4　压降的实验测试结果

冷媒从蒸发器管路中流过时，必定存在流动阻力。这一阻力损失引起的压力降，直接造成压缩机吸气压力的降低，对实际循环的性能有重大影响。这种影响表现为压缩机吸入口的吸气比体积增大，压缩机的压缩比增大，单位容积制冷量减小，压缩机容积效率降低，比压缩功增大，换热系数下降。所以在冷媒的实际循环过程中，通过降低低压侧的压力损失，可以有效提高空调系统的整体换热能力和换热效率，这为提高换热器的换热性能提供一种方法论，进而实现节能的基本需求。

5　结束语

本文分析了在相同实验条件下，通过改变换热器分流方式和分流毛细管长度的变化，实验研究各参数对空调系统换热能力和换热效率的影响情况。实验结果表明，为了降低换热器的压力损失，应增加换热器的流路数和减小分流毛细管的长度，从而提高制热量和换热效率。由此保证了空调系统快速高效地运行，很大程度上提高空调的制热量，避免造成能源浪费。

[1] 邓斌，王惠林，林澜．翅片管换热器流程布置研究现状与发展[J]．制冷，2004，23(4)：29-32

[2] Liang S Y，W ong T N，Nathan G K．Study on refrigerant circuitry of condenser coils with exergy destruction[J]．Applied Thermal Engineering，2000，20(6)：559—577

[3] 刘建，魏文建，丁国良，等．对具有复杂流路布置的翅片管换热器的性能仿真与分析[J]．化工学报，2005，56(1)：47-56

[4] 姜盈霓，虎小红．流程布置对翅片管换热器换热性能影响的研究现状与展望[J]．制冷与空调，2007，7(3):14-20

[5] 杨世铭，陶文铨．传热学[M]．第三版．北京：高等教育出版社，1998

[6] GB_T18837-2002 多联式空调(热泵)机组[S].2002

Study on Improving the Property of the Heat Exchanger Air Conditioning

WANG Xinli,XIONG Meibing,FENG Mingkun

( Guangdong Midea Commercial Air Conditioner Company,Guangdong Foshan 528311 ))

In this paper,the flow path number and the distributary capillary tube length of the heat exchanger was changed at the same test-condition,it studied on the different parameters influence to the property of the heat exchanger.The result indicated that it should add flow path number,reduce the length of distributary capillary tube,so that it could reduce pressure loss of the heat exchanger,improve the heating capacity and efficiency of the heat exchanger,reduce energy waste,increase the thermal comfort of heating.

Heat exchanger;Efficiency;Comfort

2016-4-21

王新利(1984-)，男，工程师，主要从事变频多联机产品开发工作。Email:xinli0608@163.com

ISSN1005-9180(2016)03-035-04

TU831；TK172文献标示码：Adoi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2016.03.006