内螺纹铜管齿形参数对传热性能的影响_图文(精)

第 9卷第 6期制冷与空调

2009年 12月

REFRIGERA TION AND A IR CONDITIONIN G

35238

收稿日期 :2009208225

通信作者 :郭宏林 ,Email :guohonglin2@126. com

内螺纹铜管齿形参数对传热性能的影响

董志强郭宏林蔡运亮安鹏涛

(金龙精密铜管集团股份有限公司

摘要利用 R 22单管传热试验台 , 对相同工况下不同结构参数的内螺纹强化管进行蒸发冷凝换热试验。通过对比分析试验数据 , 发现改变齿形参数对内螺纹管换热系数影响较大 , 且 Tube 2N EW 换热性能优于其他管型。

关键词内螺纹强化管 ; 蒸发 ; 冷凝 ; 换热系数 ; 齿形 ; 制冷 ; 空调

Influence of tooth prof ile parameters of inner 2grooved copper tube on heat transfer performance

Dong Zhiqiang Guo Honglin Cai Yunliang An Pengtao

(G olden Dragon Precise Copper Tube Group Inc.

ABSTRACT By using of t he single t ube laboratory for R 22, test s and compares t he evap 2oration and co ndensation heat t ransfer performance wit h different toot h p rofile parameters of inner 2grooved t ube. The result s show t hat toot h p rofile

parameters of inner 2grooved t ube have enormous influence on heat transfer coefficient , and Tube 2N EW has t he best heat t ransfer coefficient.

KE Y WOR DS inner 2grooved t ube ; evaporation ; co ndensation ; heat transfer coefficient ; toot h p rofile ;ref rigeration ;air 2conditioning

自 20世纪 70年代首次应用于空调换热器 , 内

螺纹铜管已经成为制冷换热设备中不可或缺的材料。由于内螺纹强化管比光面管的换热性能有显著提高 , 因而在蒸发器和冷凝器中已得到广泛应用。内螺纹强化管不仅能够提高制冷系统的传热效率从而提高空调能效比 , 而且对降低空调制造和运行成本也起到了关键的促进作用 [1]。随着全球经济的快速发展 , 在人类寄于生存的地球上 , 环保压力与能源危机让我们感到越来越沉重 , 大到国民经济的发展 , 小到制冷空调行业的趋势 , 节能、环保是必由之路。我国于 2004年发布了《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》标准 (1~5级 , 1级为最高 [2], 近期将要求我国房间空调器的能源效率等级到 2010年达到 2级以上 , 低于该等级能效比的产品将禁止进入我国市场 [324]。高能效空调器的发展需求 , 使得现有制冷元器件换热能力的提升成

为关键。内螺纹管作为空调器的主要换热部件 , 对其研究的深入 , 验证各齿形参数对换热性能的影响程度 , 才能把握内螺纹铜管管型的设计尺度 , 优化各齿形参数 , 从而研发高效传热管以满足市场需求。

笔者针对其所在公司开发的不同齿形铜管进行传热试验 , 并对比分析各参数对传热性能的影响 , 从而以此为方向优化出更高效内螺纹铜管 , 使其对空调系统和换热器的能效提高起到促进作用。

1单管传热性能试验的目的

目前家用空调市场上 , 各厂家都在加紧研制高能效比、低成本的空调系统。内螺纹铜管的传热性能对空调换热器能效比有重要影响 , 同时优化齿形对降低其

单位长度质量、节省原材料有很大帮助。通过模拟内螺纹单管空调工况 , 找出各齿形参数 (齿高、齿顶角、齿条数、螺旋角、螺纹数

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制冷与空调第 9卷

对内螺纹单管传热性能的影响程度。利用得到的蒸发冷凝传热性能数据 , 从综合的角度分析改进各主要参数 , 从而期待设计出一种综合性能大幅提高并且能够大批量生产的内螺纹铜管。 2传热性能试验方案及数据处理方法

在相同试验工况下 , 对具有相同外径不同管内齿形参数的内螺纹管分别进行传热试验。由于试验时严格控制试验工况使其保持不变 , 因此试验测得的不同管型的蒸发、冷凝传热性能数据具有可对比性。

通过试验得到各管型传热测试的多组数据 , 经取直修正处理形成性能线性图。由图可以算得线性斜率及管型传热性能随制冷剂质量流量变化的线性方程 , 并由方程式得到每个质量流速所对应的换热系数。以普通齿 (开发较早 , 齿形参数简单 , 易加工 , 并广为应用的内表面换热性能系数为基准 , 将其他管型参数的内螺纹管与其进行对比 , 从而可知齿高、齿顶角、螺旋角、齿条数中的任一种具体参数对此规格内螺纹管性能的影响。然后 , 利用对比得出的各种数据分析各管型传热性能的优劣 , 并确定新型内螺纹管的优化方向。最后 , 结合内螺纹管加工工艺进行科学的管型优化设计并制造出一种新的内螺纹管型。对这种新管型再次进行相同工况条件下的蒸发、冷凝传热性能试验 , 并与普通齿单管传热试验数据作图对比 , 得出管型优化的方向 [5]。

2. 1传热试验装置和试验方法

单管传热试验装置系统如图 1所示 , 试验装置

主要由压缩机、油分离器、贮液罐、质量流量计、电磁膨胀阀、冷凝试验段及蒸发试验段组成 , 制冷工质为 R 22, 试验管长 3m , 试验计算过程中 , 铜的导热系数为 398W/(m ・ K 。

图 1单管传热试验装置系统图

试验段为套管式换热器 , 其内管为所测试验

样管。管内为制冷剂 , 管外为水 , 二者逆向流动。

为保证试验精度 , 试验装置采用高精度温度、压力传感器和数据采集系统 , 通过变频器调节压缩机频率和电子膨胀阀调节制冷剂流量 [627]。利用上述调节手段使试验样管进出口条件达到试验工况 (见表 1 , 并在一段时间内保持不变。

表 1工况条件

蒸发

冷凝

饱和压力 0. 6MPa 饱和温度 45℃入口干度 0. 16~0. 18入口过热 15~25℃出口过热

5~6℃

出口过冷

2~3℃

质量流速 150~500kg/(m 2

・ s 质量流速 150~500kg/(m 2・ s

根据所测得水侧与冷媒侧的进出口温度、压