平行流换热器换热性能影响因素的分析_图文.

平行流换热器换热性能影响因素的分析

1引言

有集流管, 一致 ; 打断, 热效率高。

案, 人研究了 CO 2基础上, 模型, 验数据一致。广东志高空调有限公司

金听祥成剑林崐郑祖义

强化换热。从而降低空气侧流动阻力。 [7]j 关联式和摩擦因子 f 联式 [7] :

【摘要】本文通过传热因子j 和摩擦因子f 了理论分析研究。影响换热器换热性能的因素主要有 :迎面风速、齿片间距、角度、百叶窗间距、扁管微通道形状和扁管微通道孔数等。结果发现 :间距和齿片高度都可以明显地提高换热器的换热性能。【关键词】平行流换热器换热性能换热系数

(2

空气侧表面传热系数:

(3

空气侧压降 :

(4

其中, Nu 为努塞尔数; λa 为空气的导热系数 (w/m ・℃ , W F 为冷凝器扁管宽度, m ;

为空气侧水力直径, 其表达式为 :

(5

3平行流换热器换热性能影响因素分析 3.1迎面风速对空气侧换热系数的影响

图1~4中显示了不同迎面风速对空气侧换热系数的影响。由图1知, 当翅片高度为 6mm, 其他参数保持一定时, 迎面风速为1.5m/s和4.5m/s时, 它们对应的空气侧换热系数分别为 142W/(m 2・K和 268W/(m 2・ K。从图2~3中也可以看出, 在相同情况下, 空气侧的换热系数随着迎面风速的增加而增大, 并且, 空气侧的换热系数在低速区增长较快。但是, 对于不同结构的冷凝器均存在一个临界风速, 当风速超过临界风速时, 空气侧阻力就会快速增加, 而换热量趋于定值。在优化设计平行流式冷凝器时, 应合理选择其结构, 使其迎面风速低于临界风速。

(

3.2齿片高度对空气侧换热系数的影响从图 1知, 当迎面风速为3m/s, 其它

结构参数不变情况下, 齿片高度为5mm时, 空气侧的换热系数为 257W/(m 2・K ;当齿片高度增大到8mm时, 空气侧的换热系数也相应地减小为158W/(m 2・ K。从式 (5 中可知, 当平行流换热器在相同的扁管宽度、扁管数、迎面风速、齿片厚度和齿片间距的条件下, 减小齿片高度可以使得空气侧的水力直径减小, 使空气流经齿片时的流速增大, 从而可以提高空气侧的换热系数, 提高换热器的换热量。但是, 由于换热量的提高使得制冷剂流量增大, 而扁管数不变, 使得制冷剂压降增加, 温差减小。 3.3齿片间距对空气侧换热系数的影响在平行流换热器中, 齿片间距不仅影响空气侧的水力直径, 同时还影响空气流动效率。由图2显示当迎面风速为

1.5m/s 时, 其它结构参数不变情况下, 齿片间距为 1.2mm时, 空气侧的换热系数为109W/ (m 2・ K ;当齿片间距增大到1.8mm时, 空气侧的换热系数相应地减小为

99W/(m 2・ K 。从式 (5 中可知, 减小齿片间距可以减小空气侧的水力直径, 同时可以增大换热器单位长度的换热面积, 提高空气侧的换热系数, 从而提高换热器的换热性能。 3.4百叶窗角度对空气侧换热系数的影响

若大多数气流经过齿片的百叶窗流过,

则认为大多数气流与齿片的百叶窗的传热

是有效的 ; 若大多数气流未经齿片的百叶

窗而从通道中直接流过的, 则认为大多数

气流与齿片的传热是无效的。因此, 空气侧

的传热系数与百叶窗的角度也有很大关系。

从图3中明显可以看出, 当迎面风速为3m/

s时, 百叶窗的角度从18°变化到33°时,

空气侧的换热系数也从127W/(m 2・K 增

大到 177W/(m 2・K 。因此, 在适当的工艺

条件下, 为了提高空气侧的换热系数, 可以

适当增大百叶窗的角度。

3.5其它因素对平行流换热器性能的影响

百叶窗间距、扁管微通道的形状和

扁管微通道孔数等都会对平行流换热器

性能产生一定的影响。由图4知, 当迎面

风速为3m/s时, 百叶窗间距从0.8mm增

加到 1. 3m m 时,空气侧的换热系数从

154W/(m 2・K增大到 158W/(m 2・K, 变

化幅度不大。表明百叶窗间距的变化对

空气侧传热系数影响不大。

不同扁管微通道形状影响平行流换热

器的换热性能。三角形微通道的传热性能

比矩形的差, 压力损失比矩形的大。在相

同扁管宽度的情况下, 多孔三角形微通道

的换热性能低于多孔矩形微通道。多孔三角形微通道的制冷剂出口压力比多孔矩形微通道的降低了2.1%~9.9%, 换热量减少了 17%~25%。虽然在相同的扁管宽度的情况下, 多孔三角形微通道增加了制冷剂润湿周长, 但有效传热面积并没有增加, 所以多孔三角形微通道换热性能低于多孔矩形微通道 [8]。因此, 目前的平

行流换热器中主要采用多孔矩形微通道。同时, 扁管微通道孔数越多, 换热器的换热性能越好。

4结论

①空气侧的换热系数随着迎面风速的增大而增加。但是, 为了减小噪音和控制迎面风速在临界风速范围内, 根据不同的平行流换热器结构, 迎面风速应控制在一个合理的范围之内。

②在一定条件下, 减小齿片高度和间距, 都可减小空气侧的水力直径, 提高空气侧的换热系数, 从而提高换热器换热性能。③其它因素如百叶窗角度和间距等也对会对空气侧的传热系数产生一定的影响, 但是影响较小。同时, 扁管微通道形状和扁管微通道孔数也会影响微通道内制冷剂

图1齿片高度对空气侧换热系数的影响图2齿片间距对空气侧换热系数的影响图3百叶窗角度对空气侧换热系数的影响图4百叶窗间距对空气侧换热系数的影响