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微通道换热器在家用空调上的应用前景点击：2216 日期：[ 2014-04-26 21:13:56 ] |
| 微通道换热器在家用空调上的应用前景 张琳琳 薛静 疏礼军 方亚坤 中国电子科技集团公司第十六研究所230043 摘要:微通道换热器作为一种新型的换热器，具有节能、高效、环保等优势。本文对微通道传热的特征进行述评的基础上，主要就微通道换热器的国内外现状及其中相关问题展开讨论。 关键词:微通道；换热器；制冷 微通道换热器产品的产业化，将促进空调节能技术的发展，符合节能环保政策，具有重要意义。近年来微通道技术因其具有的优良传热特性触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、节能减排的技术革新。本文主要就微通道换热器在家用空调上的国内外现状及其中相关问题展开讨论。 一、微通道换热器的主要特点 微通道换热器主要由集流管、多通道扁管和百叶窗翅片三部分组成（图1）。因为其尺度微细，面积体积比增大，表面作用增强，从而带来传递效果的明显增强，比常规尺度提高了2～3个数量级，并且当流道尺寸小于3mm时，气液两相流动与相变传热规律将不同于常规较大尺寸，通道越小，尺寸效应越发明显，当管内径小到0.5～1mm时，对流换热系数可增大50%～100%。 微通道换热器根据尺寸大小可划分为微型微通道换热器和大尺度微通道换热器，本文主要关注大尺度微通道换热器，因此对于微型微通道换热器暂不详述。 目前，微通道平行流管是大尺度微通道换热器的关键技术，由此制成的微通道换热器又称之为平行流换热器。平行流换热器分为两种：（1）集流管不分段，制冷剂流动方向一致，称之为单元平行流换热器。（2）多元平行流换热器，实际上是分流式换热器，即变通流程设计。 据实验数据[2]显示，与常规换热器相比，同等制冷效率下，微通道换热器能效平均调高可达30%以上，体积减少30%以上，材料重量减少约50%，制冷剂使用量可以减少30%以上。 二、微通道换热器市场概述 微通道换热器是一种采用铝合金材料制成的高效换热器，主要运用于家用、轻型商用空调和冷冻市场。微通道换热器，相对于传统管翅式换热器，具有更高的能效和可靠性，更加绿色环保，综合成本更低。鉴于微通道换热器的巨大优越性，日本和韩国的空调生产企业早几年就开始了微通道换热器产品的研究，约克、开利、LG、摩丁等空调企业已采用平行流冷凝器作为其产品的优化方向，并已批量使用。国内厂家对微通道换热器进行批量生产的极少，尤其是应用于在家用和商用空调系统的微通道换热器产品，不过众多知名空调厂商如美的、TCL等对全铝微通道换热器产品表现出很大的兴趣。 微通道换热器研究引起了全球行业内的高度重视，全铝微通道换热器作为一种新型高效换热器正成为目前国内外空调领域研究的重点之一。这种新型换热器领域新的拓展，必然将推动空调制冷行业向更加节能、高效和绿色环保的方向发展。 三、微通道换热器的发展趋势 微通道换热器在家用空调上主要成果集中于以下三个方面： （1）整体性能提升。冷凝换热系数的提高和高面积/体积比，以及波纹翅片形成的压降减少，可使冷凝器的体积大大缩小。有研究人员用平行流换热器代替半径为7mm的圆管冷凝器，发现由于管侧和空气侧性能提高可节省55％材料，同时空气侧压降降低。目前将平行流换热器应用于家用空调，证实了其体积可比传统空调小1/2左右，制冷剂使用量节省20%，对其大规模商业化发展奠定了非常有利的基础。 （2）百叶窗翅片侧流体换热与流动性能匹配。当雷诺数从50变到1200的过程中，翅片厚度与翅片间距的比值对流动效率有着显著的影响，特别是在百叶窗几何体的百叶窗角度较小的时候影响更为明显。当百叶窗翅片的百叶窗角度较小时，将翅片厚度与翅片间距从0.05增大到0.15，流动效率降低达35~40%。 （3）微孔管内部流体换热与流动匹配。对于R134a冷媒，在挤压成型的多孔扁管（带翅片和不带翅片）中，当水力直径为0.44<<1.564hD mm时的冷凝效果，发现传热系数和压力梯度随着水力直径的减小而增大。 四、讨论 与最高效的常规换热器相比，空调器的微通道换热效率可望提高20%～30%，冷媒灌注量降低45%，重量下降了40%。用于空调器的微通道换热器基本结构形式为多通路铝带状管，波纹形翅片（开条缝），整体焊接一般为多管程，导热性能好，可有效减低风扇的功率；有助于减少制冷剂充灌量，对采用可燃天然工质非常重要；节约材料降低制造成本；具备良好的抗腐蚀性。 虽然微通道换热器有许多优势，但微通道换热器在研究过程中也存在关键技术难点，即如何解决作蒸发器时制冷剂两相流体在子通路中均匀分配问题，换热器在制冷、供热工况间切换运行问题，融霜水的排除问题及换热器与管路之间的可靠连接方法等。在适用化方面，微通道换热器因为加工费用远远高于材料费用，若在家用空调上大量推广，必须提高相关产业的加工工艺水平，提高成品合格率，降低生产加工成本。 五、结论 与常规换热器相比，微通道换热器不仅体积换热系数大，换热效率高，可满足更高的能效标准，而且具有优良的耐压性能和环保效益，相信随着微通道换热器的生产方法的渐趋成熟，其在家用空调上的市场化、规模化将成为一种趋势。 参考文献： [1]闫晨昊,张华.微通道换热器在CO2制冷循环中的发展及特性分析[J].制冷技术.2011,(5) [2]钟毅,尹建成,潘晟旻.微通道换热器研究进展[J].制冷与空调.2009,（9） |
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