窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化

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。

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