研究开缝翅片管换热器表面积尘与压降特性
1.1尝试道理及安装
为了可以对调热器的积灰特色举办协商，尝试台须要餍足两个请求:
1)可以实行对调热器表面粉尘堆集历程的可视化，便于观测换热器表面粉尘堆集状貌;
2)在尝试历程中可以丈量换热器积灰量并丈量换热器积灰先后压降。
凭借上述两个请求，本文搭建了换热器积灰可视化尝试台，如图1所示。尝试台囊括三个部份:
1)风道系统，用于供应具备必然风速的气流并领导气流吹向换热器样件;
2)粉尘产生安装，用于调治粉尘原料流量以供应具备必然浓度的含尘气流;
3)可视化测试段和称重安装，用于拍照换热器表面积灰状貌并丈量换热器积灰量和积灰先后压降改变。
风道系统囊括空压机、流量计、流量调治阀和出风口。空压机和流量计用于调治干空气的流速。出风口由不锈钢材料制做，用于领导含尘气流吹向换热器样件，总长为mm。粉尘产生安装囊括操纵柜、螺旋给料机和搀杂箱。螺旋给料机用于供应具备必然原料流量的粉尘，处事道理为:首先在螺旋给料机中的螺旋叶片间预先填满粉尘，而后颠末操纵螺旋杆的转速将螺旋叶片间的粉尘输送到搀杂箱中，此中螺旋杆的转速由操纵柜来操纵，粉尘加入搀杂箱中后将与气流混兼并造成含尘气流。测试段囊括透亮风罩、样件、解析天平、起落机、托盘、海绵和压差传感器，如图2所示。
样件颠末透亮风罩下的凹槽嵌入到风道内，并安顿在托盘上。托盘四面刻有深15mm的凹槽并填充有海绵，颠末风道顶着托盘内的海绵来实行测试段的密封。托盘安顿于解析天平上。起落机用于调治托盘的上涨和降落高度，从而实行粉尘放射历程和样件称重历程。在测试段中的样件先后两头别离开有一个小孔用于装配压差传感器，并颠末数据搜集系统取得积灰先后的压降数据。
1.2尝试工况及测试样件
喷粉工况参数囊括风速、喷粉浓度。喷粉速率遵循空调室外机罕见的风速界限举办拔取，本文拔取的喷粉速率别离为1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s、2.3m/s。现实大气处境中的粉尘浓度很低，为了加快粉尘堆集的尝试过程，喷粉浓度的拔取须要大于现实大气处境中的粉尘浓度，本文拔取喷粉浓度别离为2.1g/m3、5.7g/m3、10.8g/m3。
凭借国度准则GB—91的规则，本文华取的人为粉尘包罗72%的高岭土和28%的炭黑，均匀粒径为10μm，粉尘密度为2.2×kg/m3。
测试样件拔取管排数为2、翅片间距为1.3mm的开缝翅片管换热器，切合罕用的家用空调室外机换热器表率及尺寸。机关示用意如图3所示，响应的机关参数如表1所示。
2、数据责罚办法及差错解析2.1数据责罚办法
本尝试协商中的风速和压降可直接颠末流量计与压差传感器的读数取得，而喷粉浓度和粉尘堆集量则须要颠末必然的瓜葛式打算取得。样件表面粉尘堆集量m的抒发式为:
2.2差错解析
凭借尝试仪器精度打算可得尝试历程中须要解析的尝试参数差错，如表2所示。由MoffatＲJ［MoffatＲJ．Describingtheuncertaintiesinexperimentalresults［J］．ExperimentalThermalandFluidScience，，1(1):3-17．］办法解析取得各尝试参数差错，囊括粉尘堆集量最大差错为±3.4%，压降最大差错为±5%。
3、尝试完毕与解析3.1粉尘堆集散布特色解析
图4给出了开缝翅片管换热器在风速为1.5m/s、喷粉浓度10.8g/m3的积灰历程图。由图4可知，粉尘重要堆集在换热器样件顶风面上，囊括翅片顶风当前缘，特殊是前缘开缝处，还囊括换热管顶风面，而在背风面上堆集较少。粉尘在翅片前缘处堆集是由于含尘气流中的粉尘颗粒起首与翅片顶风当前缘碰撞，粉尘颗粒与翅片碰撞几率增大，从而使粉尘轻易堆集在翅片顶风当前缘;堆集的粉尘会进一步拦阻堆集层向内蔓延，增进了粉尘在翅片顶风当前缘的堆集。其它由于翅片开缝处表面积大，与粉尘颗粒来往面积增大，从而致使开缝处轻易堆集粉尘。换热管顶风面上堆集洪量粉尘，主借使由于当含尘气流吹向换热器时，在换热管的顶风面上存在结垢点，结垢点有益于粉尘颗粒堆集造成堆集层，致使换热管顶风面堆集洪量粉尘。
3.2风速对粉尘堆集量与压降的影响
图5给出了当喷粉浓度10.8g/m3时，风速对粉尘堆集量与压降的影响。由图5(a)可知，跟着风速增大，粉尘堆集量逐步增大，同时粉尘堆集量抵达稳按时所需时候逐步削减。当风速由1.0m/s逐步抬高到2.3m/s时，抵达稳按时的粉尘堆集量抬高39.5%～98.4%，所需时候削减了27.8%～56.8%。风速对抬高粉尘堆集量的影响重要显示在两个方面:
1)风速越大，单元时候内含尘气流中粉尘颗粒越多，与翅片和换热管表面产生碰撞堆集的粉尘颗粒数目也越多，致使堆集量增大;
2)风速越大，含尘气流中的粉尘颗粒动能越大，颗粒物越轻易偏离流场，从而致使粉尘颗粒与换热器表面碰撞几率增大。
由图5(b)可知，跟着风速增大，积灰先后的空气侧压降增幅逐步增大，同时压降增幅抵达稳按时所需时候逐步削减。当风速由1.0m/s逐步抬高到2.3m/s时，抵达稳按时的空气侧压降增幅抬高了22.9%～93.8%，所需时候削减了33.3%～66.7%。这是由于，在类似喷粉浓度下，风速越大，粉尘在翅片和换热管表面堆集量越大，粉尘堆集引发含尘气流在换热器间流利空隙减小，含尘气流流利阻力增大，致使换热器空气侧压降增幅增大。
3.3喷粉浓度对粉尘堆集量与压降的影响
图6给出了当风速为2m/s时，喷粉浓度对粉尘。堆集量与压降的影响。由图6(a)可知，跟着喷粉浓度的增大，换热器表面粉尘堆集量逐步增大，同时粉尘堆集量抵达稳按时所需时候逐步削减。当喷粉浓度由2.1g/m3逐步抬高到10.8g/m3时，抵达稳按时的粉尘堆集量抬高了9.7%～22.8%，所需时候削减了22.2%～47.6%。这是由于，在类似风速下，喷粉浓度越大，单元时候内流过翅片和换热管表面粉尘颗粒物数目越多，粉尘颗粒产生碰撞堆集的几率越大，从而使得粉尘堆集量增大。
由图6(b)可知，跟着喷粉浓度的增大，积灰先后的空气侧压降增幅也逐步增大，同时压降增幅抵达稳按时所需时候逐步削减。当喷粉浓度由2.1g/m3逐步抬高到10.8g/m3时，抵达稳按时的空气侧压降增幅抬高12.4%～28.6%，所需时候削减了26.7%～58.4%。这是由于，喷粉浓度越大，粉尘堆集量越大，堆集在翅片与换热管表面粉尘引发含尘气流在翅片与换热管间的有用流利面积减小，气流流过换热器阻力越大，致使换热器空气侧压降增幅增大。
3.4粉尘堆集量对压降的影响
图7给出了粉尘堆集量对压降的影响。由图7(a)可知，在积灰历程中，压降比粉尘堆集量更快抵达稳固形态。这是由于，积灰尝试肇端段，惟独相对较少的粉尘可以附着在换热器翅片顶风当前缘以及换热管顶风面上，致使堆集量与压降添加呆滞，该历程称为粉尘成核期;
颠末某一临界点，堆集量仓卒添加，压降也仓卒添加，这是由于，颠末成核期，粉尘更轻易在换热器翅片及换热器顶风面上造成堆集层并疾速成长，堆集量仓卒添加，致使压降也仓卒添加;随后，堆集量继承疾速添加，但压降添加呆滞，这是由于，此阶段，粉尘重要附着在换热器顶风面堆集层前侧并向外蔓延，对含尘气流流利面积影响很小，气流流利阻力添加呆滞，从而致使压降增幅平坦直至抵达稳固形态。
由图7(b)可知，积灰先后的压降增幅跟着堆集量增大逐步减小。这是由于刚发端，跟着粉尘颗粒在翅片与换热管表面堆集，气流流利面积仓卒减小，致使压降添加仓卒;当堆集量添加到必然水平后，此阶段粉尘堆集重要产生在翅片顶风面的堆集层前侧并向外成长，对调热器翅片与换热管之间的流利空隙影响较小，因而致使压降添加呆滞，从而致使积灰先后的压降增幅随堆集量的添加逐步减小。
4、论断1)含尘气流吹向换热器，大部份粉尘堆集在换热器顶风面的翅片前缘开缝处以及换热管的顶风面上，而在换热器背风面堆集较少。
2)高风速有益于粉尘堆集并增大积灰先后的压降增幅，当风速由1.0m/s增大2.3m/s时，粉尘堆集量和积灰先后压降增幅别离至多添加98.4%和93.8%。
3)高喷粉浓度有益于粉尘堆集并增大积灰先后的压降增幅，当喷粉浓度由2.1g/m3增大为10.8g/m3时，粉尘堆集量和积灰先后压降增幅别离至多添加22.8%和28.6%。
4)在积灰历程中，空气侧压降比粉尘堆集量更快抵达稳固形态。
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