窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化

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基于模拟的冷凝器结构优化设计方法

Ｕｏ＞ｔＺｃＡｐｊ＜Ａｐｏ＜ △ ，
，
１．８０ｍｍ
｝＝１Ｌｍ
≤ｌｍｍ
Ｊｌ
＝
０２１ｋ／Ｋ．ｌＷｍ．
１
ａａ＝０２７ｍ．４４
．
ｌ＝１ｍｍＯ
（）能约束２性
（）５
Ｉ６ｔ４ ℃ ４℃ ｏ８
间距，ｕＴ，微通道宽度，ｒ内圆弧半径，ｔ扁管厚度，管内Ｔｉ萤道ＴｈＴ扃孔高度，Ｔ扁管内孔间距。
导热面积、ａ为单位管长空气侧换热面积，６为扁管的等效厚度，图ｌ～图３参数说明如下：的为扁管材料的导热系数，制冷剂侧换热系数，为空气侧换血为１＂１Ｈ翅片高度，Ｆ翅片间距，单个翅片宽度；ＦＬ百叶窗高度，Ｌ百热系数。结构优化变量向量助
Ｘ＝ｒ，，，，，，，，，，Ｔ）（（ＨＦ，３ｗ／ｐ）
式中，数说明加一下。构优化变量向量肿的元素称为结参结
２优化问题的数学描述、
为了获得换热和流通的综合性能较优的冷凝器，进行结构优化设计的目标函数、寸约束、能约束以及结构参数变化的控制方尺性式分别如下：
２１目标函数．
‘
｛ ’
ＩＩ
Ｉ
Ｉቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＩ
【
ｔ
Ｈ
ｒ
ｌ
—
Ｉ
ｌｌ

家用空调器中平行流冷凝器翅片参数对空气侧传热流动性能的影响

ＡｂｓｒｃＩｒｅｏｄｖｌｐｔｅａｐｉａｉｎｏａａｌｄｆｏｃｎｄｎｓｒｉｏｓｉｉｏｄｔｏｔａｔ：ｎｏｄｒｔｅｅｏｈｐｌｔｆｐｒｌｅｗｏｅｅｎｄｍｅｔａｒｃｎｉｉｎ，ｔｅｃｏｌｃｈｅｆｃｆｆｎｐａａｔｒｎｔｅａｒｓｄｅｔｔａｓｅｎｄｆｏｈｒｃｅｉｔｃｆｐｒｌｅｏｃｎｅｓｒｗａｆｅｔｏｉｒｍｅｅｓｏｈｉ—ｉｅｈａｒｎｆｒａｗｃａａｔｒｓｉｓｏａａｌｌｆｗｏｄｎｅｓｌｌｓｕｅｙｍｅｎｆｎｍｅｉａｉｌｔｎｂｓｄｏｍｐｒｃｌｈａｒｎｆｒａｄｐｅｓｒｒｐｃｒｅａｉｎ．ｔｄｉｄｂａｓｏｕｒｃｌｓｍｕａｉａｅｎｅｉｉａｅｔｔａｓｅｎｒｓｕｅｄｏｏｒｌｔｏｓｏ
舒朝晖罗艳陈焕新金听祥李丛来符卫红
（华中科技大学制冷与低温工程系武汉４０７）３０４
（阳恒立冷气设备股份有限公司岳阳岳
４４０）１００
摘要：了推广平行流冷凝器在家用空调器中的应用，据经验传热及压降关联式，用数值为根采
Ｔｅｕｔｓｏｈｔｒｄｃｎｈｎ’ ｅｇｔａｄｐｉｈｅｏｈｒｌｅｏｃｎｎｅｏｌａｓｈｉ— ｈｅｒｓｌｈｗｓｔａｅｕｉｇｔｅｆｉＳｈｉｈｎｔｆｔｅｐａａｌｌｆｗｏｄｅｓｒｃｕｄｒｉｅｔｅａｒｃｌｓｄｅｔｔａｓｅｏｆｉｉｎｎｅｓｒｒｐａｄｍａｅｌｔｅｃａｇｆｈａｒｎｆｒｐｒｏｍａｃｅｐ— ｉｅｈａｒｎｆｒｃｅｃｅｔａｄｐｒｓｕｅｄｏｎｋｉｌｈｎｅｏｅｔｔａｓｅｅｒｎｅｗｈｎａｔｆ

平行流式冷凝器及使用该冷凝器的空调器[实用新型专利]

专利名称：平行流式冷凝器及使用该冷凝器的空调器专利类型：实用新型专利
发明人：汪剑波,黄小军,李丰,程志明
申请号：CN201220134061.3
申请日：20120331
公开号：CN202660821U
公开日：
20130109
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种平行流式冷凝器及使用该冷凝器的空调器，平行流式冷凝器包括集流管、多孔扁管、翅片、隔片、输入管和输出管，其结构特征是冷凝器包括重叠布置的第一换热单元和第二换热单元，第一换热单元的一端的第一集流管上设置输入管，第二换热单元的一端的第三集流管上设置有输出管，第一集流管与第三集流管位于同侧，输入管与输出管位于同侧，第一换热单元与第二换热单元通过中间过渡管连接。

中间过渡管的一端作为输出端连接第一换热单元的一端的第一集流管，中间过渡管的另一端作为输入端连接第二换热单元的一端的第三集流管。

中间过渡管为铝管或铝合金管。

本实用新型具有结构简单合理、操作灵活、传热效率好和能效比高的特点。

申请人：广东美的电器股份有限公司
地址：528311 广东省佛山市顺德区北滘镇美的大道6号
国籍：CN
代理机构：佛山市粤顺知识产权代理事务所
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平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展

第3 卷第6期20 0年 2月Vol.31,No.6December. 2010平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展文章编号：0253-4339(2010)06-0039-07DOI编码：10.3969/j.issn. 0253-4339. 2010. 06. 039平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展鲁红亮1,2,3陶红歌1胡云鹏1胡浩茫1金听祥4陈焕新1(1 华中科技大学武汉 430074；2 上海硅酸盐研究所上海 200050；3 上海汽车集团股份有限公司上海 201804；4 广东志高空调有限公司佛山 528244)摘要由于带有一定倾斜角度的百叶窗式翅片、多流程和多管并列的独特结构，平行流换热器会产生两侧流体分布的问题，尤其是有相变的制冷剂流量在多个平行扁管中分配的均匀性变得异常重要，是影响换热器性能的关键，同时现有相关理论预测与实验结果有较大的差距，因此如何改进结构以促进制冷剂、空气更加低耗高效的换热是现在国内外相关研究机构的研究热点。

这里回顾了近年来国内外相关理论和实验研究成果，研究表明空气气流分布和单相、两相制冷剂流量在集管中分配的均匀性受工况、结构和流体流动特性影响很大,同时换热器传热是制冷剂和空气相互耦合的结果,任一流体分布不均都会导致部分管段低效甚至失效进而使换热器整体性能衰减。

关键词工程热物理；分布均匀性；综述；流量分配；平行流换热器；两相流中图分类号：TB657.5; TK172 文献标识码：AState-of-the-art of Thermo-fluid Uniform Distribution inMicrochannel Heat ExchangerLu Hongliang1,2,3 Tao Hongge1 Hu Yunpeng1 Hu Haomang1 Jin Tingxiang4 Chen Huanxin1 (1.Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, 430074, China; 2.Shanghai Institute of Ceramics, Shanghai, 200050, China; 3.SAIC Motor Co., Ltd., Shanghai, 201804, China; 4.Guangdong Chigo Air Conditioning Co.,ltd, Foshan, 528244, China)Abstract The distribution uniformity of refrigerant flow with phase change in parallel flat tubes is very important to the performance of heat exchangers. However, the existing predictions differ from the experimental data. Our review shows that the distribution uniformity of air flow and refrigerant flow in parallel flat tubes is greatly affected by working condition, structure, and fluid flow feature. It is suggested that the future research on the uniformity of both air flow distribution and refrigerant flow distribution in parallel flat tubes should be carried out to improve the performance of heat transfer in microchannel heat exchangers.Keywords Engineering thermophysics; Uniform distribution; Review; Flow distribution; Paralel flaw heat exchanger; Two phase flow平行流换热器的扁管一般有几十根，通道数通常有几百，同一流程内也有上百个通道，这些扁管并列的连接到两端的集管上，制冷剂由集管分流进入各个通道，换热后在另一端的集管合流进入下一个流程(见图1、2)，以往的分析中，为了简便一般认为制冷剂在诸多通道中的流量分配是均匀的。

平行流冷凝器百叶窗迎面风速的数值模拟

平行流冷凝器百叶窗迎面风速的数值模拟作者：丁铭侍园园黄永丽朱行来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2019年第09期【摘要】论文主要對迎面风速对平行流冷凝器空气侧百叶窗的空气流动和传热效果的影响进行了数值模拟，得到换热量和换热系数沿翅片变化的规律;对不同风速下温度、压力流场进行了对比;分析了不同风速下单位面积换热量与风阻的关系。

同时，论文做了空气侧压降与实验关联式对比验证，验证结果与论证基本一致，验证了模型的准确性。

【Abstract】This paper mainly numerical simulates the influence of the face velocity on the airflow and heat transfer effect of the louver fins on the multi-unit parallel-flow type condenser， and obtains the law of the change of heat transfer and heat transfer coefficient along the fins; compares the temperature and pressure-flow fields under different wind speeds; and analyzes the relationship between the heat transfer per unit area and windage under different wind speeds. At the same time，the paper makes a comparison of the air-side pressure drop and the experimental correlation， and the verification results were basically consistent with the argumentation， which verified the accuracy of the mode.【关键词】百叶窗翅片;空气侧压降;风阻;换热量;数值模拟【Keywords】louver fin; air-side pressure drop; windage; heat transfer; numerical simulation【中图分类号】TK124; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 【文献标志码】A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 【文章编号】1673-1069（2019）09-0150-031 引言汽车空调冷凝器作为一种风冷式冷凝器，其制冷效果很大程度上会受到外界环境变化的影响。

车用平行流式冷凝器流程扁管数布置的优化设计

车用平行流式冷凝器流程扁管数布置的优化设计谢翌; 刘钊铭; 李夔宁; 刘彬【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)016【总页数】8页(P126-133)【关键词】平流式冷凝器; 流程扁管数分配; 换热量; 冷媒压降; 优化设计【作者】谢翌; 刘钊铭; 李夔宁; 刘彬【作者单位】重庆大学汽车工程学院重庆 400044; 重庆大学能源与动力工程学院重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TK432在汽车空调系统中，R134a制冷剂已被广泛地接受并作为R12的良好无污染替代工质，但由于R134a冷凝压力高于R12，直接采用原有的管带式冷凝器会使系统换热性能下降。

与蛇形管带式相比，在相同迎风面积下平流式结构换热能力提高30%以上，而制冷剂侧阻力却只为管带式的1/5～1/3[1]，因而平流式冷凝器现被广泛地用于汽车空调系统中[2]。

大部分的平流式冷凝器由微通道扁管和百叶窗式翅片组成，结构较为复杂。

扁管结构，翅片结构和流程扁管数布置之间如何合理匹配从而使冷凝器性能达到最优仍然是车用冷凝器重点研究方向[3]。

冷凝器换热理论模型的建立，主要是从翅片侧和扁管微通道侧两方面进行。

对于百叶窗式翅片传热与风阻研究，Davenport[4]在20世纪80年代利用不同的百叶窗翅片进行了大量的实验，总结了不同雷诺数下，百叶窗翅片的传热因子j和摩擦阻力因子f与百叶窗结构(角度、间距、高度、长度和翅片高度)的经验关联式。

Aoki[5]、Webb等[6，7]先后研究了翅片结构对空气侧的换热系数和摩擦阻力的影响，其中Aoki验证了翅片角度与翅片间距的变化对换热系数的影响，Webb基于流动可视化的方法研究了翅片结构变化对换热时空气流动特性的影响。

Chang等[8，9]采用91种不同结构参数的翅片进行了大量试验；并基于实验结果和前人的相关经验公式拟合出了相应的f和j因子的关联式。

同原有的Davenport公式相比，该关联式在计算精度上有所提升。

窗式空调器平行流冷凝器流程

表2
一 39 22 17 15 13 11 9 7
不同流程数的冷凝器规划方案
二 17 13 11 11 9 7 6 三流程四五六
制冷剂出口时均达到了过冷状态。综合以上分析可知 , 冷凝器的流程数并非越多越好, 以六流程、三流程为宜。
单流程双流程三流程四流程五流程六流程七流程八流程
Abstract Establishes a steady simulat io n model of the condenser by e mpir ica l cor r ela tio n of flow and he at tr ansf er per fo r mance o f lo uver f in and f luid in m ini cha nne l tube and E - N T U metho d. P erf or ms the sim ulatio n and analy sis o f co ndensing hea t and ref r ige rant pr essure dr o p fo r the scheme s w ith dif fe rent number of pa sses and tube s and obtains the o ptima l schem e fo r the to tal tube number o f 39. Keywords pa ss number, plat tube number , par allel f lo w type co ndense r, w indow type air condit io ne r
A a , A r , h a , h r , Ga 分别为扁管外表面积、内表

多元平行流式冷凝器的仿真与优化

ｏｔｅａｎｂｅｅｖｄｉｈｅｐｒｌｅ — ｌｗｙｏｄｅｓｒ；ｔｅｅｘｓｓｐｉｌｍａｓｆｏｗｈｃａｅｕｒｉｈｒｈｅｔｅ・ｕｌｔｃｅｒｃｉｅｎｔａａｌｌ— ｆｏｔｐｅｃｎｎｅｈｒｅｉｔａｏｔｍａｓｗｉｈｍｋｓｓｅｈｇｅａｘ－ｌｃａｅｕｎｒｌｗｅｅｓｒｄｒｐ．ｈｎｇｄｅｏｒｐｒｓｅｏＫｅｏｄｓ：ｍｕｌｙｗｒｔｕｔｐａｌｌ—ｆｏｔｐｅｃｎｄｎｅ；ｓｍｕｌｔｏｉ— ｎｉａｌｅｌｗｙｏｅｓｒｉａｉｎ；ｏｔｍｉａｉｎｒｐｉｚｔｏ
ＡｂｔａｔＴｅｃｌｕａｉｎｍｏｅｆｍｕｔ —ｕｉｐｒｌｌｌｗｐｏｄｎｅｓａｌｈｄＨｅｔｒｎｆｒａｄｆｗｐｒｒｎｅｓｒｃ：ｈａｃｌｔｄｌｏｌｏｉｎｔａａｌ —ｆｅｏｔｅｃｎｅｓｒｉｅｔｂｉｅ．ａａｓｎｏｅｏｍａｃｙｓｓｔｅｌｆｉｈｉｅｅｔｉａｉｎｏｉｓｅｄ，ｍｂｅｔｅｅａｕｅｒｆｇｒｎｅｅａｕｅ，ｉｏｔｔｅｅａｕｅａｄｍａｓｆｘａｅｓｍｕｎｔｅｄｆｒｎｔｔｆａｒｐｅａｉｎｍｐｒｔｒ，ｅｒｅａｔｔｍｐｒｔｒａｒｕｌｍｐｒｔｒｎｓｕｒｉ — ｆｓｕｏｔｉｅｔｌ
摘
要：建立多元平行流式冷凝器的计算模型，别对不同风速、境温度、冷剂温度、气出口温度和质量流量下分环制空

散热器空气侧百叶窗翅片结构参数优化

ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓＯｐｔｉｍｉｚｅｄｆｏｒＬｏｕｖｅｒｅｄＦｉｎｉｎＡｉｒＳｉｄｅｏｆＲａｄｉａｔｏｒ
ＷＡＮＧＲｅｎ．ｙｕａｎ，ＬＩＪｉａｎ．ｘｉｏｎｇ，ＷＵＪｉｎ．ｘｉｎｇ（１．ＨｅｎａｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｉｒｃｌａＥｎ西ｎｅｅｉｒｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉｎｘｉｎｇａ４５３００２；２．ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）
ｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｆｉｒｃｔｉｏｎｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｈａｖｅｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｉｎｈｅｔｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ，ＳＯｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｖｅｉｒｆｉｅｄｃｏｒｒｅｃｔｌｙ；
Ｔｏｆｕｒｔｈｅｒｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅｆｏｌｏｕｖｅｒｅｄｆｉｎｉｎｔｈｅａｉｒｓｉｄｅ，ｆｉｎｈｅｉｇｈｔ，ｌｏｕｖｅｒｈｅｉｇｈｔ，ｆｉｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｉｆｎｐｉｔｃｈａｒｅｃｈａｎｇｅｄｔＯｏｂｔａｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｓｒａｎｄｔｈｅｃｈｒａａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｆｏｌｏｕｖｅｒｅｄｉｆｎ，ａｎｄｉｔ

基于蒙特卡罗法的平行流冷凝器的翅片参数优化

Ｚｈｎｎｈａ ’ ａｇＲｏｇｕＣｈｎｅｌｎｅｇＷｎｏｇ
（．ｅａｔｎｆｈｒｌｃｅｃｄｎｒｙＥｇｎｅｉｇＵｎｖｒｉｆｃｅｃｄｅｈｏｏｙｏｈｎ，１ｐｒＤｍｅｔｅｉｅｎｅｇｎｉｅｒ，ｉｅｓｙｏｉｅｎｃｎｌｇｆｉａｏＴｍａＳｎａＥｎｔＳｎａＴＣ
片的各种几何参数组合对换热系数和压力损失的影响。得出了影响换热系数的主要因素是翅片高度和百叶窗长度，同时增
大两者既可以快速增大换热系数又可以降低压力损失；影响压力损失的主要因素是翅片宽度，因为翅片宽度的微减能带来压力损失的大大将低，但换热系数不受翅片宽度的影响；并同时得出影响换热系数和压力损失的次要影响因素是翅片间距和百叶窗角度。翅片间距减少、百叶窗角度增大均会引起换热系数与压力损失的增大。用这种优化方法得出的结论进行翅片参数组合的平行流冷凝器，可以在满足压力损失需要的情况下大大提高其换热性能。关键词工程热物理；家用空调；平行流冷凝器；参数优化；蒙特卡罗
基于蒙特卡罗法的平行流冷凝器的翅片参数优化
张荣花程文龙
（１中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥２０２；２合肥通用职业技术学院合肥２０３）３０７３０１
摘要运用蒙特卡洛法，在家用空调运行工况下，对平行流冷凝器空气侧的传热和流动性能进行了优化计算，分析了翅
中图分类号：Ｔ５．；Ｔ５．１Ｂ６７２Ｑ０１６
文献标识码：Ａ
ＯｐｉｉａｉｎｏｅｒｌｌｏＣｏｄｎｅｉｓｄｏｏｔｒｏＭｅｈｄｔｚｔｆｈａｌ－ｗｎｅｓｒＦｎｓｍｏｔＰａｅＦｌＢａｅｎＭｎｅＣａｌｔｏ

汽车空调平行流式冷凝器空气侧性能研究

ＸＩＡＮＧＬ．ｉｇ，ＣＡＯＸｉｏ１ｉｎｐａ．ｎ，ＯＵｎ．ｉｉＹａｇｑｎ
（．ｅｔａＳｕｈＵｉｒｔ，ｈｎｓａ１０３Ｃｉａ１ＣｎｅｏｔｎｖｓｙＣａｇｈ０８，ｈｎ；ｌｅｉ４
２ｕａｎｖｒｔｏｅｈｏｇ，ｈｚｏ１０８Ｃｉ．ＨｎｎＵｉｓｙｆｃｎｌｙＺｕｈｕ２０，ｈｎｅｉＴｏ４ａ）
收稿１期：２ｏ — １— ２修稿１期：２ｏ —０ — ３３０６２６３ｏ７８０
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２０年第３卷第１期０７５０择循环风机最有效益的工作点。
流
体
机
械
６广＿＿翅片厚度，ｍ
型。平行流冷凝器已成为目前最有前途的冷凝器测量。采用铝制混合器及铜丝网，以确保迅速感
形式。
应温度变化。温、湿度由空气采样器采样，并遵循由于平行流式冷凝器采用空气冷却且为了减从哪里采样又顺流送回到哪里的原则，持空气保
针对迎面风速对冷凝器性能影响进行了分析，为平行流式冷凝器性能优化设计提供了重要的参考。关键词：汽车空调；平行流冷凝器；能性
中图分类号：Ｔ６Ｂ文献标识码：Ａ
ＲｅｅｒｈｎＡｉ．ｉｅＰｅｆｍａｅｏｆＰａａｅｏＣｏｄｅｓｒｓａｃｏｒｓｄｒｏｒｎｃｒｌｌＦｌｗｎｎｅ
的稳定性。空气流量采用喷嘴测量，试风洞选测

平行流冷凝器空气侧传热性能探讨

采用变流程的设计，当高温高压的气态制冷剂即刚进入冷凝器时，比体积最大，管数最多，扁随着
制冷剂放热被冷凝成液体，比体积逐渐减小，扁管数目也随之降低；为了增强空气侧的气流扰
动，高换热性能，波浪形翅片上开有百叶窗条提在
７８
ＦＬＤＵＩＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
Ｖｏ．１４０，．２Ｎｏ９，０１１
文章编号：１００２（０１００７００５— ３９２１）一９— ０８— ４
平行流冷凝器空气侧传热性能探讨
姬利明祁影霞，，郭聪
（．１上海理工大学，上海２０９；．００３２河北钢铁集团舞钢分公司，河北舞阳４２０）６５０摘要：根据Ｄｖｎｏｅｏｐ￣关联式，利用数值模拟的方法，针对某平行流冷凝器，析了迎面风速变化时空气侧主要结构分
参数（翅片间距、翅片高度、叶窗间距和角度）空气侧传热系数及压降的影响规律。为平行流冷凝器空气侧的结构百对
优化提供了理论研究。关键词：平行流冷凝器；迎面风速；压降；传热系数
中图分类号：Ｔ６Ｂ５文献标识码：Ａｄｉ１．９９ｊｉｎ１００２．０１０．１ｏ：０３６／．ｓ．０５— ３９２１．９０８ｓ
ｆｗｔｅｃｎｅｓｒｔｅａ —ｉｉｏｆｕａｉａｍｔｒｆｉｈｓｆｅｈ，ｌｄｐｃｎｌｄａｇ）ｏｅｃｎｌｐｏｄｎｅ：ｈｉｓｅｍａｃｎｉｒｔｎｐｒｅｅｓ（ｎｐｔｅ，ｎｈｉｔｂｉｉｈａｄｂｉｎｌｆｈｏ— ｏｙｒｄｎｇｏａｉｃｉｇｎｔｎｅｔ

平行流冷凝器空气侧结构参数研究及优化

Ａｉｒ．Ｓｉｄｅ
Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
ａｎｄ
度对空气侧换热性能和压降的影响，几乎所有的研究都认为：随着百叶窗间距的增加，传热系数和压降粼Ｌａｎｐｉｎｇ一，ＧＵＸｉｔａｏ．－，ＹＡＮＧＣｈｅｎ，ＭＡＴＴＨＥＷＳ将同时降低Ｅ嘲；随着翅片宽度的增加，传热系数将ＣｒａｉｇＲｙａｎ３降低，而压降会增加［４；随着翅片间距的增加，传热（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇａｉｈ
赵兰萍，顾夕涛Ｌ，杨晨，ＭＡＴＴＨＥＷＳＣｒａｉｇＲｙａｎ
（１．同济大学机械与能源工程学院，上海２０１８０４；２．上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室，
上海２０１８０４；３．美国丹诺公司，密歇根州４８３３５，美国）
数组合．结果表明：翅片宽度是传热因子主要影响因素，翅片间距则对摩擦因子影响最大；翅片间距、百叶窗角度和百叶窗间距对平行流冷凝器空气侧综合性能影响起主要作用；在雷诺数６００￣ｉ４００范围内，优化分析得到的最佳参数组合的
ｉｔｃｈｏｆａｒｐａｌｌｅｌｌｆｏｗｏｎｃｄｅｎｓｅｒｈａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔｏｎａｉｒ－ｓｉｄｅ摘要：用正交实验法设计了平行流冷凝器空气侧数值模拟的ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｏｖｅｒａｌｌｈｅｔｒｍａｌ — ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｒｐｆｏｒｍａｎｃｅｍｐｉｒｏｖｅｓ结构方案，对车用空调冷凝器的风速范围进行流动换热计ｐ

基于ANSYS的百叶窗翅片换热器的流体优化-周俊杰

（a）百叶窗翅片沿 Z 轴方向的流线分布（b）百叶窗翅片沿轴方 X 向的流线分布图 2-8 百叶窗翅片沿 X、Z 轴方向的流线分布
（a）百叶窗翅片在 y=0.718847mm 处的压力分布
（b）百叶窗翅片在 y=0.718847mm 处的温度分布图 2-9 百叶窗翅片 y=0.718847mm 处的温度场、压力场
2.2.3 网格划分及网格考核在前处理软件 Gambit 中划分网格，整个计算区域的网格结构示意图如图 2-3 所示。整
个计算区域采用非结构网格划分，考虑到计算资源及时间，对网格进行考核。翅片长度 19mm，翅片高度 6mm，翅片间距 1.2mm，翅片厚度 0.17mm，考核后的网格尺寸为 0.3mm，网格数量在 19 万左右，网格结构示意图如图 2-3 所示。
传热因子 j 是代表传热能力，从图 2-5 中可知，随着翅片厚度的增加，j 因子几乎无变化。阻力因子 f 代表耗能的多少，从图中可知，f 因子变化较大，在厚度为 0.17mm 时，f 因子最小。有输入参数敏感性分析可以看出，对输出参数影响较大的是进出口的压力，与计算结果中的 f 因子变化较大相符合，由此说明该结论的可靠性。因此，选用厚度为 0.17mm 的翅片。
系。该现象说明百叶窗翅片换热器换热性能增强的同时，阻力也有所增加。
2 数值模拟优化与分析
平行流冷凝器在汽车空调行业中有着重要的地位,其性能的好坏对其设备的经济性和可靠性有很大的影响。带有百叶窗（见图 2-1）的换热器具有切断散热带上气体边界层的发展、减薄边界层高度、提高换热器性能。本文主要分析了进口速度及翅片厚度对百叶窗翅片换热器流动和传热性能的影响，并对其进行优化。
平流式冷凝器的产品最早出现于 1985 年，但国外对其进行研究的文献报道见诸于 1988 年。国内对它的认识就更晚一步了，直到 1992 年，在汽车空调工质的替代研究中才有非专

电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化

第１３卷第１期
２（）１３年剖痔 Fra bibliotek室澜
８８ — ９１
２月
ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮＡＮＤＡＩＲ— Ｃ０ＮＤＩＴ１０ＮＩＮＧ
电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化
吴玮＂陈文单 ” 付永健 ¨ 何国新 ¨ 许永亮” 林用满
ＷｕＷｅｉ ” ＣｈｅｎＷｅｎｄａｎＦｕＹｏｎｇｊｉａｎＨｅＧｕｏｘｉｎ ” ＸｕＹｏｎｇｌｉａｎｇＬｉｎＹｏｎｇｍａｎ
（ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＧＡＣ）（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ）
．
ＫＥＹＷＯＲＤＳｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶ）；ｈｅａｔｐｕｍｐａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ；ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａ１
ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｅａｔｐｕｍｐａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ
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基于模拟的冷凝器结构优化设计方法_万秀红

[2][3]
1 1 ao w ao 1 hr ar w aw ha
(2)
式中， ar为单位管长制冷剂侧换热面积、 aw为单位管长金属管导热面积、 ao为单位管长空气侧换热面积， δw为扁管的等效厚度， λw为扁管材料的导热系数， hr 为制冷剂侧换热系数， ha 为空气侧换热系数。 X为结构优化变量向量
W(X)
优化前 5.208
2
(6)
式中， x
(0) i
初始点 X 0 为各 , i [1, n] 为结构变量 xi 的初始值，
个 xi(0) 构成的具体结构向量。 (2)得到满足尺寸约束的新点 X 1
优化后 5.752 149.96 0.788 46.1 8.9
偏差值 0.544 9.22 tout 48℃ 2 U o 98W/m -K p f 0.65bar
(3)结构优化变量控制方式
3 、优化求解方法
基于模拟的汽车空调冷凝器的结构优化设计，其算法流程如图 4所示。主要步骤描述如下： (1)给定初始点X 0
(0) (0) X 0 x1(0) , x2 , , xn T
在冷凝器中，压降越小越好，换热系数越大越好，以换热和流通的综合性能最优为目标函数，本文采用如下形式的目标函数[4]
W ( X ) 3 Uo
2
p
(1)
式中， Δpf 为制冷剂侧压降， Δpa为空 p p f 2 pa ，气侧压降， Uo为总换热系数，为折合系数。
设计开发
数字技术与应用
基于模拟的冷凝器结构优化设计方法 *
万秀红 1 谢建平 2 叶伟锋 3
(1.上海松芝轨道车辆空调有限公司上海 201108； 2.丽水学院浙江丽水 323000； 3.龙泉市创新汽车空调散热器有限公司浙江龙泉 323700)

电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化

电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化
吴玮;陈文单;付永健;何国新;许永亮;林用满
【期刊名称】《制冷与空调》
【年(卷),期】2013(013)001
【摘要】电动汽车热泵空调是用于解决电动汽车冬季无法制热的问题,本文设计一种用于电动汽车热泵空调的新型平行流换热器.通过对换热器的冷凝工况进行数值模拟,得到不同入口速度条件下的换热及阻力特性,并与经验公式进行比较,验证数值模拟的正确性.分析不同的翅片倾斜角度及翅片间距下换热及阻力特性变化,得到优化的结构参数,为电动汽车热泵空调换热器设计提供依据.
【总页数】5页(P88-91,109)
【作者】吴玮;陈文单;付永健;何国新;许永亮;林用满
【作者单位】中国科学院广州能源研究所
【正文语种】中文
【相关文献】
1.车用空调平行流冷凝器空气侧稳态流动与传热数值模拟 [J], 杨润泽;李杰
2.家用空调器中平行流冷凝器翅片参数对空气侧传热流动性能的影响 [J], 舒朝晖;罗艳;陈焕新;金听祥;李丛来;符卫红
3.汽车空调平行流式冷凝器空气侧性能研究 [J], 向立平;曹小林;欧阳琴
4.窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化 [J], 李蓓
5.家用空调器中扁管冷凝器空气侧性能研究 [J], 沈华琳;林用满
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多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片的数值模拟

多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片的数值模拟
邓敏锋
【期刊名称】《建筑热能通风空调》
【年(卷),期】2012(031)001
【摘要】对多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片流动和传热进行了数值模拟。

得到了不同迎面风速下的空气温度场、压力场、翅片表面局部换热系数。

计算得出的空气侧换热系数和压降与实验关联式一致。

分析研究了翅片间距和百叶窗角度对空气侧传热和阻力特性的影响,研究结果对多元平行流蒸发器的设计和优化有重要的指导意义。

【总页数】5页(P69-73)
【作者】邓敏锋
【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK172
【相关文献】
1.多元平行流蒸发器空气侧换热与流动特性模拟 [J], 邓敏锋
2.家用空调器中平行流冷凝器翅片参数对空气侧传热流动性能的影响 [J], 舒朝晖;罗艳;陈焕新;金听祥;李丛来;符卫红
3.干盘管用平行流换热器翅片参数对空气侧换热系数及压降的影响 [J], 林泉来;裴清清
4.空气冷却器空气侧百叶窗翅片强化传热性能研究 [J], 吴金星;王任远;尹凯杰;潘
彦凯
5.百叶窗翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟 [J], 闫立林;周俊杰
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窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化
摘要：本文简单介绍了窗机用的冷凝器，对窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化进行了尝试。

关键词：窗机平行流冷凝器优化
平行冷凝器是一种新型的换热器，具有高效、紧凑的特点，它最初是在汽车空调系统中应用的，近几年来被进一步推广应用到家用空调领域。

百叶窗翅片结构的换热性能比较高，平行流冷凝器空气侧一般都采用这种模式，制冷剂侧所采用的是小水力、直径多孔、扁管结构，其截面可以是圆形，这种结构能够强化空气侧和制冷剂侧传热，使平行流冷凝器具有换热系数高、结构紧凑并且质量轻、制冷剂充灌量不多的优点，已经成为了目前最有前途的换热器。

1 窗机用凝器的简单介绍
用空气冷却式冷凝器由于具有方便的特点，在小型氟利昂制冷装置中的应用很普遍。

强制通风式和自然对流式是冷凝器的两种基本形式。

强制通风的空气冷却式一般用于缺水或者无法提供水的场合，因为它的冷却介质是空气，尤其是在小型的制冷装置中，由于其制冷剂是氟利昂，更适合于强制通风的空气冷却式冷凝器的应用。

翅片式管簇式、强制通风的空气冷却式冷凝器一般用于窗式空调器中。

冷凝器是一种换热设备，它把由压缩机排出的高温高压过热制冷剂蒸气，以传热管壁和（或）翅片没媒介，传输热量给冷凝器外的空气，使过热
气态制冷剂冷凝成高温高压的液体。

在冷凝器中，制冷器要经过三个阶段的相态变化，即过热、两相和过冷。

在过热阶段和过冷阶段，制冷剂是单相的状态，其交换形式是显热交换，而在两相阶段，制冷器的交换方式则变成了潜热交换。

冷凝阶段是制冷器释放热量的主要阶段。

下面对平行流冷凝器空气侧的数值进行模拟分析，优化原有的平行流冷凝器，用特定公式计算，对窗式空调器的平行流冷凝器结构进行优化。

2 换热器的计算方法
设计计算和校核计算是换热器热计算的两种基本类型。

设计计算的目的是确定所需的换热面积，它的计算方法是把给定的介质种类、流量和进出口温度结合合适的换热器型式和布置方案，计算出总的传热系数。

校核计算则是针对确定的对象（已知换热器），核算其两侧的流体温度是否达到了预期值。

核算主要是依据下面三个方程式：
设计换热器的基本计算步骤是：一，根据热量守恒定律，对两种流体四个进出口温度中的未知温度进行计算；二，对涣散热器的形式
和布置方案进行选择，并且对两侧流体的表面传热系数和总传热系数进行计算；三，在了解进出口温度和流程布置的基础上计算出平均温差；把根据传热方程所计算出的传热面积与初选面积进行比较，如果两者不一致，就要对布置方案进行修改并且重新计算，直到二者一致为止。

3 对平行流冷凝器结构的优化
3.1 基本条件
首先，计算出平行流冷凝器的热负荷。

其次，注意平行冷凝器的工况。

窗式空调的空冷冷凝器名义工况在HB68-88《房间空气调节器用冷凝器、蒸发器》标准中有明确的规定，详见下图所示，对窗式空调器的空冷冷凝器名义工况进行了依次计算。

表1 空冷冷凝器名义工况
3.2 采取的基本步骤
计算出制冷剂的质量流量和空气体积量，这个计算用到的元素有：冷凝温度、排气温度和R407C的物性参数。

强制通风空气冷却式冷凝器的空气侧的进出口的温差通常为8-10℃，对于平行流冷凝器来说，这个空气侧的进出口温差相对来说比较大，换热效率也很高。

平行冷凝器的结构进行初步规划。

平行冷凝器采用的结构是弧形百叶窗翅片和多孔扁管结构，对百叶窗翘片和多孔扁管几何尺寸的选择需要注意的问题是，要考虑到多孔扁管的尺寸情况，还要结合比较常用的百叶窗翅片结构参数。

空气侧表面的传热系数。

强化传热的设置位置是表面传热系数较小的空气侧，但是在冷凝器上，其冷凝剂侧的传热系数要大于空气侧的传热系数，因此，应运而生了多种的扩展助化表面，翅片也出现了多种样式。

目前，由于科技的局限性，还未能从理论上分析翅化表面的流动过程和传热过程进行分析，主要还是借助于实验手段，并且是只能在一定条件下归纳总结的关联式才能应用。

制冷剂侧表面的传热系数。

在小水力直径的多孔扁管内的流动的制冷剂蒸气，其流动换热需要经过的阶段有：过热、两相和过冷，其中，制冷剂发生显热交换的有过热和过冷阶段，
而制冷剂发生潜热交换的是两相阶段。

两相阶段是制冷器释放热量的主要阶段，为了方便对冷剂侧表面传热系数的计算，把冷凝器中制冷剂所处的阶段均假设为两相阶段。

依据得出的系数计算出总传热系数，确定冷凝器的尺寸，最后进行核对。

4 结语
综上所述，目前，对窗机用平行流冷凝器空气侧的结构进行优化还处在探寻摸索阶段，在当前提倡节能减排的形势下，这项研究的进行要本着节约能源和降低成本的目的来进行，只有这样才能使其适应社会发展的潮流。

参考文献
[1]袁秀玲.现代制冷空调理论应用与新技术[M].西安:西安交通大学出版社，2009,6.
[2]卜春贵.暧通空调节能技术探析[J].中国科技纵横,2010(23):222-222.
[3]陈华,邸倩倩,李惠玲．家用水冷空调器与风冷空调器运行性能比较[J]．建筑热能通风空调,2010(5):11-15.
[4]姬丽明、祁影霞、欧阳新萍．制冷剂气体水合物用于蓄冷空调中的探讨[J]．低温与超导中,2010 (11):58-62.
[5]刘中杰,刘丽娜.窗机室外侧风机风道系统CFD优化[J].价值工程，2010(15):167-167.。