不同结构风冷换热器风侧特性对比分析

发布时间：2021-02-21 19:34

　　本文采用计算流体力学方法,研究了翅片管、常规微通道及插片式微通道三种风冷换热器的结霜特性,通过实验分析了它们在不同工况下的换热能力和结霜工况下的能力衰减情况。结果表明:插片式微通道换热器翅片表面温度及空气入口温度分别比常规微通道高5℃和2℃,相比常规微通道会在一定程度上延缓霜时;插片式微通道换热器的换热能力在3种风冷换热器中最优,在额定制冷、额定制热、中间制冷和中间制热工况下,比翅片管和常规微通道分别高7.9%和4.2%;在结霜工况下运行2,040 s时,翅片管换热器的换热能力衰减最小,分别比常规微通道和插片微通道低84.3%和52.7%。 

【文章来源】：制冷技术. 2020,40(05)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

3种风冷换热器结构

以翅片管换热器翅片的计算域为例，网格划分结果如图2所示。本例在建立上述换热器仿真模型时，进行了一些合理的简化：1）不考虑管内制冷剂侧传热的影响，换热管内壁温度一致且恒定为10℃；2）假定换热管与相邻翅片之间无缝隙，接触热阻为0;3）换热器处于均匀送风状态，且参与热交换的空气为严格干空气，不考虑水蒸气的影响。其中，换热器迎面空气的干球温度位27℃，风速为2 m/s;4）空气按照理想气体计算，其物性由NIST REFPROP软件在10～27℃范围拟合得到。

图3所示为3种换热器翅片表面在迎风面处的温度分布。由图3可知，插片式微通道换热器翅片在空气流动垂直方向无温度梯度，翅片表面温度约为16℃。该类型翅片迎风面上的表面温度在3种换热器翅片中最高，这有助于延缓结霜，但效果有限，一旦翅片表面温度低于霜点，霜将在迎风面上均匀生长，从而快速造成霜堵，另一方面较高的翅片表面温度也体现了插片微通道端部翅片效率较低。常规微通道换热器翅片表面平均温度约为11℃，温度梯度约为0.25℃/mm。该类型翅片的表面温度在3种换热器翅片中最低，在迎风面上极易结霜，霜的生长将从两端向中间进行，但这种过程极短因为翅片表面温度均较低且通道较小。翅片管换热器翅片表面平均温度约为15℃，温度梯度约为0.17℃/mm。该类型翅片的表面温度介于插片式微通道和常规微通道之间，但其温度梯度使霜层不均匀生长，从两端向中间进行，与微通道不同之处在于，霜的生长造成霜堵的情况不同，起始结霜点基本上在换热管的对面，对有效流通截面的影响不明显，因而其结霜时间较长。

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3044816