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admini 添加時間：2023-10-20 11:44:59 瀏覽：
換熱器設計是一項十分重要的工作，它涉及到換熱設備的成本、運行及性能狀況等。為改善換熱器性能，提高系統能效，優化換熱器結構需要從許多不同角度考慮。從換熱基本方程式可知在相同迎風面積下改變翅片管排數可以使傳熱面積增大，必然使得換熱量增大，但是，針對不同使用用途的翅片換熱器，其具體排數的合理性有必要作出相應的分析。
本文將就管排數對翅片管換熱器在不同工況下的性能，在實際生產選擇上作出分析并提出參考。
1 模型的建立
2 約束條件及工況
利用EVAP-COND軟件，研究翅片管蒸發器在中三角風速分布下，不同管排對空調蒸發器和冷風 機蒸發器性能的影響的比較。翅片管蒸發器的幾何參數如表1所示。
支路布置形式如圖1所示
以常用空調器和以適用于溫度為0℃左右的冷庫冷風機為例。為保證壓縮機運行工況穩定，以制冷劑出口狀態作為蒸發器模擬的運行條件，蒸發器進口空氣干、濕球溫度相關參數分別采用如下表2 所示。
3 模擬結果及分析
為便于對兩種不同類型蒸發器適用場合下的模擬分析，現對空調器蒸發器運行工況記為工況一，冷 風機蒸發器運行工況記作工況二（如表2）。在設定好的模擬條件下，研究不同管排數（見圖1）對蒸發器換熱性能的影響。翅片管蒸發器在兩種不同工況下的整體換熱量隨管排數的變化如圖2所示。
由如圖2可以得出，隨著管排數的增多，兩種工況下蒸發器的換熱量依次增大。對于工況一，最大 值為5排管時的7.89kW，最小值為2排管時的4.51kW，最小值比最大值小42.8%；對于工況二，最小值比最大值小64.8%。由于換熱接觸面的增加直接導致換熱量的增加，可以看出增加幅度逐漸變小。制冷劑流量對翅片管蒸發器換熱量產生重要影響，制冷劑流量隨管排數變化如圖3所示。
由圖3可以看出，隨管路數的增加，兩種工況下制冷劑流量的變化趨勢與圖2中換熱量均基本保持一致，管路數越多增加趨勢逐漸變緩。制冷劑側的傳熱系數主要取決于制冷劑的流量，因此制冷劑流量也直接影響到翅片管蒸發器的總換熱量。兩種不同工況下翅片管蒸發器的壓降隨管排數的變化如圖4所示。
由圖4結合圖3所示，當管排數增多時，管路內的制冷劑流量增大，隨著制冷劑沿流動方向的吸熱蒸發，使得沿程干度增大，氣體逐漸增多，導致管內的平均流速逐漸增大，同時壓降也在增加，由圖4 可知兩種工況曲線的斜率并不相同。壓降隨管路數的增加幾乎呈線性正相關。顯熱比是顯冷量和總冷量的比值，是能夠反映制冷量利用程度的指標。對空調器需要制冷量來滿足空調房的溫度需求，對冷庫冷風機都需要制冷量來滿足庫溫對食品的保鮮需求。其中顯熱制冷量是能夠 反映降溫性能的。圖5顯示了蒸發器的顯熱換熱量隨管排數的變化在總換熱量中的占比情況。
在給定工況下，翅片管蒸發器換熱量主要來自蒸發器中制冷劑的相變顯熱。圖5可以看出兩種工況蒸發器的顯熱換熱量隨管排數的變化及在總換熱量中的占比，可以發現2排管換熱量最低，隨排數增多換熱量增加幅度不大，對于家用空調器3排管換熱量比較明顯，對于高溫冷藏庫由于溫差小溫控好，宜控制小溫差大風量。
4 結論
本文對給定翅片管蒸發器的幾何參數、支路布置形式及模擬運行條件下，對比了兩種工況下5種管排數布置對蒸發器換熱的影響，得出以下結論：（1）隨管排數的增多，兩種工況下蒸發器的換熱量依次增大。對于空調器，最小值比最大值小 42.8%；對于冷風機，最小值比最大值小 64.8%。由于換熱接觸面的增加直接導致換熱量的增加，此外增加幅度逐漸變小。（2）管排數的增多使制冷劑流量和壓降都增大。當管排數增多時，管路數多的壓降更大，幾乎呈線性正相關；制冷劑流量的變化趨勢與換熱量基本保持一致，管路數越多增加趨勢逐漸變緩。
（3）對于空調器選用多排數時，可適當提高迎面風速，以增強后面幾排的的傳熱，建議3排最佳；對于食品冷凍冷藏冷風機，進出風溫差受風量的影響較大，為避免進出風溫差大，增加食品干耗，建議小溫差大風量控制電耗情況下，可以適當增加排數以4排管。
