翅片管式换热器
风冷换热器
换热器行业
空气换热器
新闻动态
一种换热器在结霜工况下空气侧性能的实验研究点击：1769 日期：[ 2014-04-26 22:05:50 ] |
| 一种换热器在结霜工况下空气侧性能的实验研究 张萍 林永进 ( 浙江商业职业技术学院, 浙江 杭州 310000) 摘要：翅片管蒸发器的结霜将增加空气压降, 增大传热热阻, 从而直接影响到蒸发器的效率及空气侧平均换热系数。对一种百叶窗式微型通 道换热器在结霜工况下空气侧结霜特性进行了实验研究, 对这个换热器在实验工况下最佳的融霜时间进行了探索。 关键词：换热器; 融霜; 结霜; 压力降 前言 制冷系统在结霜工况下运行时, 蒸发器结 霜会使蒸发器换热性能恶化, 空气阻力增加, 进而使整个制冷系统性能下降。最终需要通过 融霜过程融化换热器表面霜层, 以减小由于霜 层带来换热器换热效果的影响, 因此蒸发器的 结霜及其融霜特性的研究, 对于提高换热器的 性能来说是至关重要的。对此, 国内外学者进 行了一些研究 [1-3]。就低温工况下, 结霜对蒸 发器性能的影响进行了实验研究, 设定了不同的融霜周期考察融霜周期、融霜时间, 为确定最佳的融霜时间提供实验性依据。 1 实验装置及测试工况 实验测试装置如图1所示, 一个特别设计 的用于测试换热器性能的风道设置于测试室内, 风道的速度通过一个带有变频的风机来控制, 通过喷嘴的压降的测定实现风管内的空气 流量的测定。测试室内设有预冷器, 第二制冷剂乙二醇被 R407C制冷机冷却并送入预冷器对测试室降温, 乙二醇的温度通过第一PID调 节器调节设置在制冷机上的加热器的加热量来实现。测试室温度的控制通过第二PID调节器 调节室内加热器的加热量来实现。测试室湿度的控制通过第三PID调节器调节建筑室内的蒸汽管道上的电磁阀的开停来实现。融霜时用常温下乙二醇液体进行融霜。 所有的实验均在恒定室内温度及相对温度 的条件下进行的, 在测试室温湿度未达到所需的工况要求时, 第二制冷剂仅进入预冷器。当测试室温度达到设计工况时, 第二制冷剂进入测试换热器, 并开始采集数据。测试工况如表 1 所示。 2 实验用换热器结构 本实验中采用了一个带有百叶窗翅片的微型通道换热器,换热器翅片间距为1.69mm,百叶窗叶片间距为1.4mm, 迎风面积为 0.226m2。换热器的外型尺寸: 长为152mm、高为149mm、宽为21mm。具体外形结构见图2所示。 3 换热器结霜融霜实验 3.1 在结霜融霜循环中换热器空气侧压降 的变化 当室内温度达到 0℃、相对湿度为70% 时,控制通过换热器的面风速为 0.9m/s,并将 温度为-14.5℃的第二制冷剂供入测试换热器内, 同时开始采集数据。由于换热器表面开始结霜, 换热器空气侧的压降将增加, 当换热器表面的压力降增到5倍于干表面状态下的空气压降值时,停止对换热器供泠,将常温下20℃的乙二醇供入换热器中, 进行融霜,融霜时间为3min, 融霜结束后, 转换阀门继续开 始对换热器供冷, 直至下一次融霜。图3为带有15次冻融循环的换热器压力降变化图。图3表明,在每一结霜循环中,由于霜层的不断累积,换热器空气侧的压降随时间不断的增加,在最初的若干个结霜循环中, 起始的压力降出现增加,每一新循环的起始压力降高于前一个循环压力降, 这是因为融霜水量较小,并全部滞留在换热器表面 。若干循环以后, 融霜水从换热器表面开始排出, 换热器空气侧的压降到达了一个稳定状态。图 3 表明该换热器在给定工况下, 需经过 8个循环以后, 换热器起始的压力降开 始不变, 冻融循环达到 稳定状态。 图 4 为图 3 中每一 循环的详细过程图。图 中清楚的表明, 在最初 的 8 个循环中, 新结霜 循环的起始压降大于前 一结霜循环的压力降, 压降的增加速度高于前 一结霜循环的速度, 第 8 个结霜循环之后, 结 霜线趋于重合, 每一循环的空气侧的压力降开始周期性的变化。 3.2 最佳融霜时间实验 霜层的增加使换热器换热效果降低, 所以 当霜层达到一定值时, 需要对换热器进行融霜, 但融霜过程增加了额外的能量进入系统, 使系统性能下降。所以, 控制有效的融霜时间 是非常重要的。图 5 为融霜时间分别为 2、3、 4、5min 时的冻融循环过程, 从图 5 中可能看 出, 带有 2min 融霜时间的循环, 压降增加速 度高于其它循环, 压降变化过快, 在同一时间段内, 需要融霜的次数增加, 这表明 2min 的 融霜时间是不充分的。 图 6 为一带有融霜时间为 5min 的冻融循 环的第三次融霜与再结霜压力降变化图。图中 表明, 在最初的三分钟融霜时, 换热器压降大 幅度下降, 融霜效果明显, 而后的两分钟融霜 时间里, 压力降几乎不变, 这表明前 3min 的 融霜时间里, 霜层已基本融化, 后两分种的融 霜已失去效果。 这里采用了一个带有百叶窗翅片微型通道的换热器作为实验测试换热器, 在室内温度为 0℃, 制冷剂进入温度为- 14.5℃, 室内相对温 度为 70%, 融霜温度为 20℃时, 对换热器进 行结霜融霜实验, 研究结果表明: ( 1) 对于最初的若干个冻融循环, 新结霜循环的起始压降大于前一结霜循环的压力降, 压降的增加速度高于前一结霜循环的速度。 ( 2) 对于每一冻融循环, 需要经过若干个 冻融循环后, 换热器起始的压力降开始不变, 结霜线趋于重合, 冻融循环达到稳定状态。 ( 3) 霜层的增加使换热器换热效果降低, 但融霜时间的增加又增加了额外的能量进入系 统, 使系统性能下降。所以, 控制有效的融霜 时间是非常重要的。本实验状态下, 换热器最 佳融霜时间为 3min。 参考文献 [1] 翟家佩.集中供冷的冷冻陈列柜除霜时间稳 定性分析及系统设计 [J] .制冷, 1992 ( 4) : 35- 42. [2] 赵兰萍, 任世瑶, 任世瑶.冷壁面上结霜研 究中的几个问题 [J] .制冷学报, 2002 ( 2) : 45- 48. [3] 刘风珍.影响翅片管换热器结霜因素研究 [J] .低温工程, 2000, 116 ( 4) : 45- 48. 责任编辑: 鲁艳 |
| 上一篇：螺旋扁管换热器温度串级模糊控制试验研究 | 下一篇：组件式螺旋管换热器壳侧流场的计算 |