組合式平行流冷凝器的研究與應(yīng)用

魏后權(quán)

摘 要：針對機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化，設(shè)計兩種不同結(jié)構(gòu)的組合式平行流冷凝器，在標(biāo)準(zhǔn)焓差法實驗室進(jìn)行性能實驗。結(jié)果表明：（1）獨(dú)立組合式平行流冷凝器在低環(huán)溫工況下會出現(xiàn)欠壓縮及能耗大的問題，降低室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可化解欠壓縮問題，但是無法解決換熱效率低下的問題；（2）沿進(jìn)風(fēng)方向外側(cè)熱管、內(nèi)側(cè)制冷的復(fù)合組合式平行流冷凝器可化解制冷系統(tǒng)在低環(huán)溫下欠壓縮能效低的問題，同時優(yōu)化機(jī)組外觀。

關(guān)鍵詞：平行流換熱器；壓縮比；能耗

引言：平行流冷凝器由集流管、扁管和百葉窗翅片組成，采用鋁材制造，具有換熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、制冷劑充灌量小、成本低的優(yōu)點(diǎn)[1]。如今，對平行流換熱器的結(jié)構(gòu)和換熱性能越來越成為制冷界研究重點(diǎn)。劉宏宇等建立了平行流換熱器的計算模型，為平行流冷凝器在大型熱管復(fù)合環(huán)控機(jī)組中的工程應(yīng)用提供了依據(jù)。設(shè)計獨(dú)立組合式平行流冷凝器與復(fù)合組合式平行流冷凝器，并進(jìn)行組合式平行流冷凝器的性能實驗，探究不同布局的平行流換熱器的性能特征。

一、機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)冷凝器設(shè)計

在分析平行流冷凝器流量分配均勻性以及流程分布基礎(chǔ)上，采用組合式冷凝器結(jié)構(gòu)，其中獨(dú)立組合式冷凝器將熱管冷凝器與制冷冷凝器獨(dú)立組合；而熱管/制冷復(fù)合組合式冷凝器將外側(cè)設(shè)置為熱管冷凝器，內(nèi)側(cè)設(shè)置為制冷冷凝器，制冷、熱管冷凝器以間隔3-5mm距離進(jìn)行疊加復(fù)合，兩對冷凝器呈V字形結(jié)構(gòu)布置。

對于獨(dú)立組合式制冷/熱管冷凝器室外空氣經(jīng)過第一片制冷/熱管冷凝器后，出風(fēng)溫度很高，導(dǎo)致第二片冷凝器進(jìn)風(fēng)溫度很高，大大弱化系統(tǒng)冷凝效率；而對于復(fù)合組合式冷凝器，由于熱管工作溫度較低，自熱管冷凝器出來后的空氣被加熱程度低，對內(nèi)側(cè)制冷冷凝器影響不大。獨(dú)立組合式冷凝器兩組冷凝器大小不一致，機(jī)組外觀較差，熱管冷凝器底部換熱效率較低下；而對于復(fù)合組合式冷凝器，熱管冷凝器與制冷冷凝器的間隙，緩解冷凝效率低下問題。

二、組合式平行流換熱器實驗

（一）實驗與分析。組合式平行流實驗在廣東美的暖通設(shè)備有限公司焓差法實驗室進(jìn)行，開啟制冷劑泵驅(qū)動系統(tǒng)循環(huán)，冷凝風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行，根據(jù)機(jī)組復(fù)合模式調(diào)整室外側(cè)干球溫度為

10℃、12℃、14℃、16℃，控制蒸發(fā)器空氣入口溫度33±1℃，調(diào)節(jié)風(fēng)量使儲液器出液溫度相對穩(wěn)定，測量制冷量等工作性能參數(shù)。

實驗結(jié)果：在復(fù)合模式下，制冷系統(tǒng)冷凝壓力隨著室外環(huán)溫升高呈穩(wěn)定增長，由于此時環(huán)境溫度低，獨(dú)立組合式冷凝器的制冷系統(tǒng)壓縮比處于較低狀態(tài)，即壓縮機(jī)處于欠壓縮工況，系統(tǒng)效率低下，壓縮機(jī)同樣頻率下其制冷量要略低于復(fù)合組合式冷凝器。對于復(fù)合組合式冷凝器，熱管冷凝管壓力與制冷蒸發(fā)壓力在該工況下與獨(dú)立組合式冷凝器基本一致，而制冷系統(tǒng)冷凝壓力則明顯高于獨(dú)立組合式冷凝器。由圖1可得，復(fù)合冷凝器壓縮比始終高于獨(dú)立冷凝器，基本維持在2.1以上，化解了系統(tǒng)在低環(huán)溫欠壓縮問題，保持系統(tǒng)處于較好的工況下運(yùn)行。

對壓縮機(jī)欠壓縮能耗損失分析，渦旋壓縮機(jī)在低壓比時因壓差減小，其容積效率會有所提高，但壓縮比超低（欠壓縮）嚴(yán)重影響其指示效率。對于固定內(nèi)容積比壓縮機(jī)而言，當(dāng)壓縮終了壓力小于系統(tǒng)排氣壓力時，壓縮機(jī)處于欠壓縮狀態(tài)，在排氣口打開瞬間，排氣管道內(nèi)的氣體沖入壓縮腔中，使腔內(nèi)壓力迅速上升到系統(tǒng)排氣壓力，此過程造成了額外功耗。故當(dāng)系統(tǒng)處于欠壓縮工況下，其指示效率大幅下降，制冷效率也大幅降低。

結(jié)論：在分析組合式平行流換熱器結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)上，

設(shè)計了采用兩種不同組合形式平行流換熱器作為冷凝器的制冷機(jī)組，并在標(biāo)準(zhǔn)焓差法實驗室進(jìn)行了制冷性能實驗，得到如下結(jié)論：（1）在低環(huán)溫工況下，采用沿進(jìn)風(fēng)方向外側(cè)熱管、內(nèi)側(cè)制冷的復(fù)合組合式平行流冷凝器可化解制冷系統(tǒng)欠壓縮運(yùn)行問題，提升了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時優(yōu)化了機(jī)組外觀；（2）獨(dú)立組合式平行流換熱器在低環(huán)溫工況采用小風(fēng)量運(yùn)行時，可化解系統(tǒng)欠壓縮問題，但無法解決內(nèi)側(cè)冷凝器換熱效率低下問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鐵軍，江斌，劉向農(nóng)，等.平行流冷凝器在12m客車空調(diào)中的應(yīng)用研究[J].制冷學(xué)報，2008.29（5）：24-27.