多系统大型翅片式蒸发器流路布置应用

王艳

摘要：换热器本身的内部制冷剂流程布置对于换热器的整体性能来讲能够产生至关重要的影响。通过对常规换热器當中流程布置的方式展开研究以及分析，能够更有针对性的优化设备。尤其是对于多系统的大型商用空调来讲，翅片式蒸发器的系统内流路布置合理与否与设备性能发挥的稳定性以及换热效果等息息相关。本文先阐述了翅片管式蒸发器流路布置优化的细节，又分析了多系统大型翅片式蒸发器流路的布置以及后续应用方式，希望能够为相关工作的落实和优化提供合理参考。

关键词：多系统;大型翅片;蒸发器;流路布置

1.翅片管式蒸发器流路布置的优化

1.1顺流、逆流和叉流

在空调的翅片管换热器内部，制冷剂流程布置自管内冷媒开始，和管外的流动方向不相同，且能够被划分为三种形式，即顺流、逆流和叉流。其中的逆流布置方式是在其他条件相同的情况下，能够产生最高换热能力的方式，而叉流布置方式通常是“Z”型布置[1]，其换热效果仅次于逆流布置方式，最差的就是顺流布置。

1.2利用重力作用

设计人员需要注意到在流路布置工作落实阶段，重力的作用。由于重力作用的影响，空调换热器在流程布置工作落实的过程中，需要尽可能促使液态以及两相状态的制冷剂从高处开始工作向低处流动。这样在重力的辅助下就能够达到有效地降低流动阻力的效果，且还能使设备中的压力降低。空调换热器当中的顾燕路连接常见形式就是“U”和“n”两种，对于蒸发器来讲，入口位置的制冷剂通常呈现出两相混合物的状态，且出口位置通常是处于过热状态当中。若技术人员选择使用“U”字形连接的方式展开工作，就能够达到促使入口位置两相状态的制冷剂依靠重力产生从高到低的流向，阻力降低效果也十分明显。

冷凝器设备入口位置的制冷剂就是过热气体，出口位置则是过冷液体或者两相状态，需要技术人员采用“n”字形的流路布置方式才能利用重力作用达到促使制冷剂从高到低流的效果。

1.3逆向导热问题

在制冷器整体换热过程中，都会经历想变的过程，设备的各相区当中也会产生十分明显的温差，尤其是制冷剂出入口的位置可能性最高。在冷凝器当中，制冷剂的出口和入口位置都有可能处于过热状态，最终产生很高的运行温度，但在与空气进行过热交换之后，制冷剂的出口位置就会进入到过冷状态。简而言之就是温度比较低，在这种状态下的冷凝器入口位置换热管就会随着翅片，向温度更低的出口位置换热管传热，这些热量最终会被管内的制冷剂吸收，达到降低制冷剂放热效果的工作目的。此外对于蒸发器来讲，若设备出口位置的制冷剂热度过大，则有可能产生逆向导热的情况[2]，想避免这种问题，技术人员可以从两方面入手落实工作。其一是将相邻的两排管之间的翅片完全开槽处理（部分开槽也可），其二是去掉迎风面侧的部分换热管。

1.4采用复杂流路

常规的空调换热器当中流路都比较复杂，作用就是能够促使制冷剂分离以及合并。例如空调的蒸发器入口位置通常是低干度状态，相应的换热系数也比较低，技术人员则可以通过合并制冷剂流路的方式促使管内制冷剂流速提高，最终达到增大换热系数的目的。且随着换热工作的落实，制冷剂干度也会逐渐提升，相应的换热系数和压降梯度正价效果也会十分明显。在这一阶段，技术人员就可以将制冷剂一分为二，最终达到降低压降损失的效果。这也是蒸发器通常会采用少进多出的流程布置方式展开工作的主要原因，优势在于能够通过提高制冷剂本身液相流速的方式，达到增加液管段换热性能的目的[3]。

2.多系统大型翅片式蒸发器流路布置应用

2.1实验要求

首先是对设备换热效果的最优要求，技术人员通过对分路进行调整的方式，保障了单个流路流程的出口过热相同的情况下，换热器产生的换热量最高。其次是系统的一致性要求，简而言之就是空调设备的系统本身在冷媒灌注量一致的情况下，蒸发温度、出口过热度等，在一致性相面的要求极高。最后是部分空调设备系统在运行阶段度提升部分负荷综合能效的要求比较高。该设备部分系统在运行时需要充分发挥其换热面积方面的优势，促使其达到优化机组能效的效果。且需要注意的是根据行业标准要求，对于提升空调机组的综合部分负荷性能系数的75%和50%两个位置的量能影响最关键，需要得到技术人员的首要关注。此外就是测试点本身的要求，各系统当中的蒸发器出口温度、压力，以及蒸发器的进口压力等，都需要技术人员严格按照标准要求落实工作。

2.2流路布置方案仿真和测试对比

具体是通过对空调设备的结构尺寸大小、流路以及三系统蒸发器进行仿真测试以及对比结果分析。该设备的工况参数以及翅片式蒸发器结构尺寸参数见表1和表2.

该案例当中选择的设备是某96KW制冷量的三系统商用水冷冷风型商用空调机组。具体方案就是蒸发器当中设计冷媒和空气之间逆流，冷媒本身的流向保持下进上出的规律，这样做是为了减少重力作用对设备换热效果产生不良影响的可能性。最终的试验检测阶段结果如表3和表4所示。

结束语

综上所述，空调中换热器内部流程的布置工作需要尽可能使用逆流布置的方式，并促使液态制冷剂本身通过自身重力，达到从上向下流的目的，最终降低阻力损失。若设备本身的管排数多，则技术人员为减少逆向导热，通常也会在与迎风面相邻的管排位置抽取适当的管子，这样就能够达到减少逆向导热的效果，还能达到比较可观的成本控制效果。

参考文献

[1]张浩，侯泽飞，李杏党，樊超超，晏刚，褚雯霄，王秋旺.“整数梯度下降”算法对热泵用翅片管蒸发器流路的优化[J].制冷学报，2021，42（03）：34-41.

[2]岳阳，曾友坚.家用空调换热器流路优化研究[A].中国家用电器协会. 2020年中国家用电器技术大会论文集[C].中国家用电器协会：《电器》杂志社，2020：3.

[3]宋胜飞，王强，高士清，夏肖丰.翅片间距对两流路双排管蒸发器换热影响分析[J].山东建筑大学学报，2020，35（04）：45-50.