关于翅片管式换热器制冷剂流路及配管方式对除霜效果的影响研究 制冷剂走里面,水走外面,换热器

来源:工作范文 发布时间:2019-03-12 05:39:38 点击:

  1 前言      目前,在家用空调产品开发过程中,热泵空调经常出现制热除霜不彻底的情况。除霜不彻底,会直接影响到空调器的制热性能,而且随着运行时间的加长,未除彻底的余霜会累积成冰,余霜未化区域会逐渐越大,从而严重影响制热效果。因此,在开发过程中,如何保证热泵空调制热时稳定可靠运行,是开发的一个重要环节。
  
  2 除霜效果影响因素理论及实验分析
  
  2.1换热器制冷剂流路对除霜效果的影响
  
  受外侧换热器结构影响,在除霜过程中,翅片上的霜融化成水后,在重力作用下,自上而下流动,再经导水机构排走。因此开始除霜以后,换热器上侧的积霜通常除得较快,受上侧水流经过的影响,换热器下侧的部分热量会被水流吸收带走,从而使得换热器下侧除霜所需时间变长。如图一所示,换热器下部(图示7、8及其以下部分)除霜所需时间较长。特别对于4P、5P的家用高效机,室外机换热器高度大,水流对除霜的影响更为明显。
  某家用热泵空调器在开发过程中,自动除霜(20/12,2/1)工况运行时,图一所示7、8附近有霜不能化完。通过测试此点温度,发现除霜结束时7点温度为-0.3℃,8点温度为-1.2℃,均低于冰的熔化点,测试数据见表一。结合冷凝器的分路,分析其原因为,制热运行结束进入除霜以后,冷媒从1进5出,2进6出,3进7出,4进8出(9、10所示为过冷管进出位置),根据冷媒流动特性,各支路冷媒沿流动方向压力、温度逐渐下降,并且与积霜产生热交换,在图一所示5、6、7、8点处温度达到最低,同时进一步受到换热器上部水流经过的影响,7、8点在除霜结束时温度最低。需要提高此处温度,才能彻底解决问题。考虑到7、8点“紧排”在一起,温度最低,且温升速度慢。因此通过调整换热器的走管方式,采用图二所示流路,利用铜管和铝箔“复热”传热的特点,将7、8间隔分布,再次进行实验,除霜结束时,此处温度明显升高,除霜干净完全,测试数据见表一。
  
  2.2换热器冷媒分气方式对除霜效果的影响
  在家用空调器中,由压缩机排出的高压气体,通常会采用“并联”方式,分为多条支路,同时在外侧换热
   器中进行热交换。由于结构限制原因,冷媒通常从换热器的上部导入,由上向下依次分流给各条支路,如图三示。某家用热泵空调器开发过程中,采用图三流路在低温制热工况(20/15,-7℃/RH80%)运行时,除霜完成后,位置16处有霜不能化完。
  通过对各支路布温度点进行测试,进入化霜4分钟以后,各支路进口温度相差最大11.6℃(1点温度为13℃,8点温度为1.4℃),出口温度相差最大3.3℃(9点温度为0.4℃,16点温度为2.9℃),测试数据见表二。其中换热器最下侧一条支路(8~16),进口温度最低(1.4℃),出口温度更低(-2.9℃),除霜结束时,此处温度仍在0℃以下,低于冰的熔化点,因此必然会出现有余霜不能化完的情况。
  通过测试数据可以看出,各支路的进口温度在除霜过程中,换热器上、下差别较大,越靠近压缩机排气口的上部支路,除霜时进口对应的温度越高,而远离压缩机排气口的下部支路,除霜时进口对应的温度相比较低。根据传热学的原理,进口温度越高,换热温差越大,越有利于除霜。因此对图三的分路进行改进,采用图四的流路方式(冷凝器中部分气),再次进行实验。实验进入化霜4分钟以后,各支路进口温度相差最大1.9℃(9点温度为5.9℃,8点温度为4.0℃),同图三分路相比,温差大幅缩小。出口温度相差最大2.5℃(最上面为1.6℃,16点温度为-0.9℃)。除霜结束时,此处温度为0.7℃,高于水的凝固点,除霜干净完全。两种流路除霜效果相比,图四流路优于图三流路。
  
  2.3换热器各支路毛细管对除霜效果的影响
  家用空调器,为了充分发挥换热器的性能通常会在各支路上增加毛细管,起到分流作用,以保证进入各支路的制冷剂流量相近,换热效果达到最佳。某家用热泵空调器采用图五所示流路方式设计,毛细管A、B、C、D采用等长毛细管φ2.4X350分流,在进行自动除霜(20/12,2/1)实验时,除霜结束以后,位置4有余霜不能化完,通过测定其温度为-1.2℃,低于冰的熔化点。
  需要提高此点的温度,才能解决除霜不彻底的问题。根据传热学原理,由于机组运行工况及换热面积已确定,且受结构限制,换热器流路不能再作调整,因此要增加位置4的换热量,只能改变此处冷媒的循环量。结合毛细管具有一定的流量调节能力,通过调整该支路毛细管的长度再次进行实验,实验结果表明,随着毛细管D的长度减短,除霜效果逐渐变好,当毛细管D长度由350mm减短至250mm后,整个换热器除霜干净完全,测试数据见表三。
  
  2.4除霜效果的其它影响因素
  对于个别家用空调器,当除霜结束时,换热器上留有极少微霜没有化完,可以通过增加系统冷媒充注量及调节节流参数来改善。增加系统冷媒充注量,主要是为了增加除霜过程中的制冷剂循环量及增加系统运行时的蒸发压力和冷凝压力,除霜过程中,系统的冷凝压力越高越有利于除霜。但增加冷媒充注量的同时需要结合制热运行情况,冷媒充注过多,制热时可能导致室外侧换热不充分,制冷剂不能完全蒸发,从而使得外侧换热器更容易结霜。制热运行时间变短,频繁出现除霜,进而影响用户使用的舒适性。
  节流参数的调整,主要是考虑增加除霜时系统中冷媒的循环量,从而改善除霜效果。对于电子膨胀阀节流系统可以通过调节设定参数来实现,对于毛细管节流系统,除考虑除霜效果外,还需要考虑毛细管参数的改变是否会影响常规制冷、制热的运行效果,最终需要经过实验进行验证确认。
  除以上方法外,还可通过调整空调器控制程序来实现。缩短制热运行周期,从而使的除霜开始时间提前,如此空调器在运行过程中会出现频繁除霜动作,需要进行详细的实验验证。
  
  3 结论
  
  本文结合理论通过实验分析,研究结果表明合理的换热器制冷剂流路,以及换热器分气、集液方式对除霜效果有较大改进。该结果可有效指导空调产品设计人员在开发过程中进行合理的换热器制冷剂流路及配管设计,当然针对不同产品最终需要进行实验确认。

推荐访问:除霜 制冷剂 换热器 管式
上一篇:现浇箱梁【大型桥梁现浇箱梁支架基础承载力试验方法】
下一篇:最后一页

Copyright @ 2013 - 2018 四八文档网-文档下载,办公室文档软件 All Rights Reserved

四八文档网-文档下载,办公室文档软件 版权所有 沪ICP备09019570号-4