流路布置对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器
在空调器中，往常协商阐述逆交错流具备较好的归纳功能，重力会引发两歧路的制冷剂流量分派不匀称。是以，咱们即日就以调和与归纳升高热泵空调制冷和制热的效率为目的，协商流路安置对室内换热器在制冷和制热2种轮回下对冷凝器和挥发器的影响。
一：模仿程序及运转前提
本文华取美国NIST的Domanski打算的软件，采取逐管推算的计划，采取笔直翅片，空气侧的传热和压降公式思考了排数影响和来往热阻的影响。此外，本文华取滑润圆管。
挥发器的出口压力和温度不只会影响收缩机的流量，也反响了挥发温度以及挥发器内过热段的巨细.是以,可把挥发器的制冷剂出口形态做为模仿的含蓄前提。入口空气的干、湿球温度采取国标中准则制冷工况数据。空气和制冷剂的滚动方位如图1所示。
本文的翅片管式换热器采取2个歧路,如图1所示,若干尺寸见表1，次序为顺交错、逆交错以及上、下部坊镳N和U(NU型)的流路安置。
本文制冷剂采取R22，室内换热器在制冷运转时做为挥发器,数值模仿含蓄的牵制前提如表2所示。
室内换热器在制热运转时做为冷凝器,数值模仿的含蓄前提如表3所示。
冷凝器的入口压力和温度不只会影响收缩机的功率,并且也反响了冷凝温度;冷凝器的出口过冷度会影响制冷量的巨细,并且满盈的过冷度更是制冷系统波动运转的需求前提。是以,可把制冷剂的入口形态和出口过冷度做为冷凝器模仿的含蓄前提。入口空气的干、湿球温度也采取国标中准则制热工况数据。在制热轮回时,室内换热器起冷凝器的影响,四通换向阀的切换使制冷剂的滚动方位与图1恰巧相悖,但空气的滚动方位维持稳固。
二：模仿了局及剖析
1、换热器整体功能剖析
图2、图3阐述了室内换热器离别做为挥发器和冷凝器时换热量、压降随流路安置的改动.如图2所示:做为挥发器时,顺交错安置的换热量最小,NU型比逆交错安置的换热量略大,最大值比最小值增进了%;做为冷凝器时,逆交错安置的换热量最小,顺交错的换热量最大,最大值比最小值增进了%,NU型居中.若要归纳升高热泵空调的制冷和制热效率,则一定使挥发器和冷凝器的换热量同时增大,而同时增大很难用定量目标描绘,这边能够采用的较量根据之一是冷凝器和挥发器的换热量之和,顺交错、逆交错和NU型安置对应的换热量之和离别为10、和kW,最大值比最小值增进了%.显然,换热量之和较大的顺交错与NU型安置,在做为挥发器时皆为顺交错安置,而做为冷凝器时为逆交错安置,是以热泵空调中应优先筛选这2种安置。
图3阐述挥发器的压降比冷凝器要大几倍,这是由于挥发器的沿程干度增大,密度小的气体在增进,使管内的匀称流速始终增大,是以压降较量大,而冷凝器的沿程干度始终减小,密度大的液体在增进,使管内的匀称流速始终升高,是以压降较量小。
2、挥发器功能剖析
室内换热器在制冷轮回时起挥发器的影响,模仿推算的含蓄前提如表2所示,制冷剂和空气的滚动方位如图1所示.由于管外空气的入口形态、流量、风速散布都雷同,各歧路间的功能险些也全面雷同,于是可采用此中某一歧路施行详细剖析.为剖析便利,沿图1的制冷剂流向对歧路内的管路施行编号。
图4～图6显示了做为挥发器时每根管的换热量、匀称温差和总传热系数。由图4可知:顶风第1排比第2排每根管的换热量要大,约为2倍左右;3种流路安置中第1排每根管的换热量差异不大,但第2排显著不同,顺交错安置的第2排每根管的换热量比其余2种安置都要小。由图5可知,第1排比第2排每根管的匀称温差要大,约为2倍左右,但各样流路安置在统一排中的差异较量小;逆交错与NU型安置比拟,顺交错安置每根管的匀称温差差异并不显著,但第2排每根管的总传热系数却始终较量低,这也是顺交错安置在做为挥发器时换热量最小的要紧起源。
由图6还可知,挥发器的总传热系数沿程在产生改动,即具备空间散布性.该系数在凑近出口处较小,这是由于出口处的制冷剂干度较大以至为过热形态,管壁的潮湿周长很小,此时以管内的制冷剂气体与管壁施行单相对流换热为主.同时,由于风速维持稳固,尽管管外存在空气凝露的潜热交流,统一排每根管空气侧的传热系数差别并不大,但图5显示总传热系数在统一排的最大值比最小值要大2倍左右,如顺交错和逆交错安置的后半段,这主借使由制冷剂侧传热系数改动所致使。
3、冷凝器功能剖析
室内换热器在制热轮回时起冷凝器的影响,其数值模仿的含蓄前提如表3所示.空气的滚动方位与其如图1所示,但制冷剂的滚动方位与其恰巧相悖,即图1中的入口在制热轮回时变成出口,出口变成入口.为了与挥发器的每根管路相一致管路依然采取做为挥发器时的编号,即在制热轮回时管路沿制冷剂滚动的反方位施行编号。
图7～图9显示了做为挥发器时每根管的换热量、匀称温差和总传热系数.图7阐述:顶风第1排比第2排每根管的换热量要大,逆交错安置第2排的每根管换热量比其余2种安置要小.由图8所示,与其余2种安置比拟,逆交错安置每根管的匀称温差的差异并不显著,但第1排和第2排的总传热系数都较量小,这也是逆交错安置在做为冷凝器时换热量最小的要紧起源。
由图9可知,冷凝器的总传热系数也具备空间散布性,显现出“两端小,中央大”的散布特色,即过热区与高干度区、过冷区与低干度区都较量小,而中央地域较量大.较量图6和图9可知,对总传热系数的沿程散布弧线而言,冷凝器比挥发器更为繁杂,要分为多段,这要紧取决于2个起源:①是挥发器无流速较低的纯液体过冷段,且最小干度为入口处的,而冷凝器存在过冷段;②是由于管外空气侧的工况不同,挥发器的管外空气侧是湿工况,存在水蒸气凝集的潜热交流,而冷凝器的管外空气侧为干工况,湿工况显著增大了空气侧的传热系数,有益于总传热系数趋于匀称化。
较量图5和图8可知,关于匀称传热温差的散布弧线而言,冷凝器比挥发器也更繁杂,主借使由于冷凝器内存在较长的过热段,即入口的制冷剂存在较大的过热度(表3中的35℃),于是需求先冷却降温后才力被冷凝,又由于制冷剂的温度高,于是过热段比两相段的传热温差要大许多。
4、挥发器和冷凝器的功能较量
换热量是总传热系数、匀称传热温差与换热面积三者的乘积.如上所述,在冷凝器或挥发器中,匀称温差具备空间散布性,不只不同管排间存在显著差别,即顶风第1排比第2排的换热量要大抵2倍左右,并且由于过热段较长的影响,冷凝器比挥发器的匀称温差更具繁杂性.同时,由于制冷剂侧的传热系数受沿程干度的改动,总传热系数也具备空间散布性,沿程始终产生改动,再加之管外空气侧为干工况,于是冷凝器比挥发器的总传热系数也更繁杂.显然,流路安置会改动匀称传热温差与总传热系数的空间散布,使每根管的换热量不同,最后致使总换热量不同。
做为挥发器而言,其两相段较长过热段较短,出口的过热度也较量小(表2所示的5℃),各样流路安置的匀称温差的差异较小,此时总传热系数的空间散布对调热量起主宰影响.从图6可知:挥发器的后半段总传热系数较量小,逆交错安置将后半段放在顶风的第1排,而第1排的传热温差较大,是以逆交错比顺交错的换热量要增进%;NU型安置也将着末的1/4换热面积放在顶风第1排,是以换热量也较量大。
做为冷凝器而言,由于制冷剂入口的过热度很高,过热段响应也较长,此中的匀称传热温差较大,但总传热系数较小、与挥发器比拟,冷凝器还存在纯液体的过冷段,流速较低,此中的总传热系数也响应较小.是以,影响冷凝器换热量的成分比挥发器更繁杂.从图8和图9可知:顺交错安置把传热温差较大的过热段放在了第2排,如此部份补偿了第2排传热温差小的瑕玷,同时把总传热系数较小的过冷段放在了第1排,操纵第1排较大的传热温差补偿过冷段总传热系数较小的瑕玷,是以做为冷凝器时顺交错安置的换热量最大.逆交错把传热温差较大的过热段放在了传热温差原本就较量大的第1排,同时又将传热系数较小的过冷段放在了传热温差较小的第2排,是以做为冷凝器时对应的换热量最小。NU型安置尽管将传热温差较大的过热段放在了第1排,但将总传热系数较小的过冷段也放在了传热温差较大的第1排,是以做为冷凝器时传热量居冷凝器挥发器当中.看来,与做为挥发器比拟,冷凝工具备过冷段与较长的过热段,并且传热温差和总传热系数的散布也更为繁杂。
三：论断
1、做为挥发器而言,各样流路安置的传热温差基真雷同,总传热系数散布起主宰影响,逆交错安置将传热系数较小的后半段放在了传热温差较大的第1排,换热量最大,比最小的顺交错安置的换热量增进%,而NU型与逆交错的换热量基真雷同。
2、做为冷凝器而言,顺交错安置利工具备较大传热温差的过热段增大了第2排的传热温差,再加之第1排较大的传热温差补偿了过冷段总传热系数小的瑕玷,使顺交错安置的换热量大,比最小的逆交错安置的换热量增进%,而NU型居两者当中。
3、当以挥发器和冷凝器的换热量之和为根据时,流路安置从小到大次序罗列为:NU型、顺交错和逆交错。
4、冷凝器由于过热段的传热温差较大及总传热系数具备“两端小,中央大”的散布特色,于是影响换热量的成分比挥发器要繁杂许多。
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