微生物污垢对翅片管换热器空气侧换热和压降

小编说：本文摘自年3月《上海交通大学学报》第42卷第3期，做家为：浦晖，丁国良，马小魁，高屹峰。

翅片管换热器普及运用于家庭、贸易和产业制冷空调系统中。采纳翅片管换热器做为挥发器和冷凝器的空调系统，利用必然年限后翅片表面会孕育尘土和微生物等空气侧污垢，影响挥发器的功能。本文通过实践，协商微生物污垢对翅片管换热器换热和压降特征的影响。为了增加亲水层零落与来往热阻的影响，实践中利用崭新的换热器。为了加快实践历程，采纳人为加快造就微生物成长的法子摹拟翅片表面成长微生物污垢。

实践目标和安装

由于霉菌成长周期长，故实践采纳人为加快霉变的法子使翅片管换热器表面成长霉菌。按照国度准则GB/T.-，采用无毒且空调中广泛成长的黑曲菌准则菌株(ATCC，第4-5代)停止人为加快造就。协商采用4个附带亲水层的人字涟漪翅片管换热器，其组织采纳紫铜管外嵌集体式铝合金翅片，如图1所示。图中，s、b、l1、l2和θ离别为翅片间距、翅片厚度、翅片投影长度、翅片高度和涟漪角。个中3个换热器停止翅片表面霉变管教，管教后霉菌面积离别约占换热器空气侧表面积的10%、30%和60%，通过霉变管教后的相片如图1所示。

图1成长微生物污垢的换热器相片

实践安装由封锁式空气回路和冷却水回路构成。由安设在测试段双侧的压差传感器来衡量换热器的压降，喷嘴室衡量空气回路的流量，进口空气的干球温度和相对湿度通过加热器和加湿器来调整，如图2所示。实践工况以下:ta,in=(27±0.2)℃，Ha=50±2%，tw,in=(5±0.5)℃，ua,in=0.5,1.0,1.5,2.0m/s。

图2实践系统道理图

实践终归与解析

图3描写了不同风速下，微生物污垢面积Ab对空气侧压降Δpa的影响。由图看来，ua,in类似时，Δpa跟着Ab的补充逐步增大。当ua,in=0.5m/s，Ab逐步增大到换热器空气侧面积Aa的60%时，换热器Δpa最大衰减43.1%；而当ua,in=2.0m/s、污垢面积比Ab/Aa=60%时，Δpa只衰减21.8%。是以，风速越小，Ab对Δpa的影响越大。这有大概是由于在风速较大的环境下，部份微生物污垢被风和冷凝水带走的出处。

图3微生物污垢面积对空气侧压降的影响

图4描写了不同风速下，Ab对空气侧换热系数ho的影响。由图看来，当ua,in=0.5m/s时，跟着Ab的补充，ho先随Ab的增大而增大，当增大到Aa的30%时到达最大值，Ab延续增大后，ho有所减小。当ua,in=1.0m/s时，ho的最大值浮此刻Ab/Aa=30%处，但当Ab/Aa从10%增大到30%时，ho仅增大0.4%，数值在差错局限内，而后随Ab的增大而逐步减小。当ua,in=1.5m/s时，ho的最大值浮此刻Ab/Aa=10%处，Ab延续增大，ho逐步减小。

当ua,in=2.0m/s时，ho随Ab的增大而逐步减小，Ab/Aa=60%时，ho最小，比纯洁换热器的ho衰减19.1%。

图4微生物污垢面积对空气侧换热系数的影响

描写污垢对调热器功能影响水平的换热污垢因子和压降污垢因子离别界说为

fh=(hf–hc)/hc×%

fdp=(Δpf-Δpc)/Δpc×%

式中:hf和Δpf离别为有污垢存在的换热器空气侧换热系数和压降；hc和Δpc离别为纯洁换热器空气侧换热系数和压降。按照上头，污垢因子的数值越大，声明污垢对调热器特征的影响越大。

图5描写了在不同ReDc的环境下，跟着Ab的补充，fdp的变动环境。由图看来，微生物污垢对Δpa的影响比换热显著。污垢会使Δpa增大2%～43%。跟着Ab/Aa的增大，fdp的变动越来越显然。

图5微生物污垢面积对fdp的影响

图6描写了在不同ReDc的环境下，跟着Ab的补充，fh的变动环境。

图6　微生物污垢面积对fh的影响

　由图看来，当ReDc时，fh0，讲解微生物垢在ReDc较小时对调热器的换热起到加强影响。当Ab/Aa=10%，ReDc0时，fh跟着ReDc的补充而增大，最大增大7。6%；ReDc0后，fh逐步减小；ReDc后，fh≤0，对调热起衰减的影响。

当Ab/Aa=30%时，fh跟着ReDc的补充逐步减小；当ReDc0后，fh0。当Ab/Aa=60%时，fh跟着ReDc的补充逐步减小，为3.6%～-16.0%。当ReDc后，fh0。

　　孕育上述景象主借使由于微生物污垢黏附在翅片表面，增大了翅片导热热阻，但小量的污垢也会巩固换热。其它，由图1(a)看来，在Ab/Aa=10%的换热器上，微生物要紧成颗粒状散布于翅片上。零落的微生物污垢颗粒能够增大翅片表面的粗陋水平，起到毁坏空气崎岖的界限层，补充气流扰动，巩固换热的影响。当ReDc较小时，微生物颗粒巩固换热的影响要大于消沉翅片导热的才略，但当Ab/Aa增大到一天命值后，除了微生物颗粒外，再有大批的菌丝黏附在翅片间(见图1(b))，污垢所起到增大翅片导热热阻、减小空气流量的影响显然强于补充换热的成效，因此使空气侧换热功能消沉。跟着ReDc的增大，换热器的析湿才略巩固，由于污垢的抑制，冷凝水淹留在翅片之间，使翅片上的水膜增厚，进而增大空气侧换热热阻，减小空气流量。因此，在ReDc较大的环境下，Ab越大对调热的衰减越严峻、增大压降的影响越显著。

论断

1、在ReDc的环境下，微生物污垢对调热器空气侧换热有必然的巩固影响。但会跟着污垢面积的增大，换热污垢因子先增大后减小。跟着ReDc的增大，污垢对调热的巩固影响逐步削弱，当ReDc后，污垢对调热只起到衰减的影响，是以理当只管增加微生物污垢的存在。

2、微生物污垢对压降的影响显然大于对调热的影响。微生物污垢面积越大，压降越大。在ReDc类似时，空气侧压降跟着微生物污垢面积的补充逐步增大。但在类似的污垢面积比下，跟着ReDc的增大，压降污垢因子逐步减小，而且污垢面积比越大，减小的趋向越显然。

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