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热泵蒸发器及相关配件简析

作者: 空气能制造商  

时间: 2023-03-09 10:40:25  

来源: 芬尼科技官网

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一台热水器主机的生产过程,有些企业是在别的厂家做贴牌,就是主机都是别人帮他们生产的。有些企业是自己生产,自己生产的主机,压缩机是外面采购的,蒸发器是外面采购的,钣金是外面采购的,铜管是外面采购的,电阻是外面采购的,都是在外面采购的。

据了解,系统设计是比较关键的,就拿蒸发器来说,如果说是1P机,我们假如功率为900W,如果该机器在广东、福建以及广西南部使用的话,蒸发器的面积可采用7~8平方米的,但是如果到湖南、浙江,乃至长江以北的部分地区,则可能需要9~10平方米的面积。

这种设计形式都需要根据不同温度特点、地域特点来进行计算,并通过模拟实验获得可靠数据,从而充分考虑到北方地区和南方地区的热泵使用形态。有很多热泵生产企业,对北方环境没有做充分的调查,随便将蒸发面积过小的机组在北方卖出,这样做,冬季就一定要在水箱中加电辅助。

如果不计成本地加大蒸发器的面积,当然,随之而来的是企业成本上升的问题,压缩机一次性做功所产生的效率只有这么大,制冷剂通过翅片和空气交换的最大面积有限,1P机的蒸发器毫无目的地做到十几平米也只是浪费了资源。蒸发器过大的话,在夏天的集热量也会增大,排气压力也会过大,当然,通过控制风机的风量,以及通过控制器等改变主机的换热效率,都能将排气压力过高等负效果控制在可控范围之内。

蒸发器设计要十分科学,每一个设计方案都会通过模拟实验来验证,在整机的系统设计方面的要求也要严格要求。蒸发器,简单地说就是在翅片上穿上铜管,而实际制作并不是那么简单。翅片和铜管的设计,这个简单的设计就能让两款机器的性能出现很大的差别。据了解,翅片的材料一般是普通铝箔片和亲水性铝箔片。普通铝箔片在使用中存在如下问题:首先,普通铝箔片工作在干湿交替的环境中,其表面会形成AL2O3·H2O氧化层粉末,带来机器寿命减少和环境污染两方面的问题;此外,湿工况作业时,空气中的水分冷凝,附着在翅片上形成“水桥”,导致风阻增加,能耗加大。亲水性铝箔片是九十年代发展起来的新技术,主要是对翅片表面进行亲水性涂膜处理,有效地解决了普通铝箔片存在的问题。

翅片与翅片之间间距和机组的能效比也有很大的联系。间距过于紧密,可以增大蒸发器的换热面积,提高换热效率,但是对于冬季化霜的问题,则又产生了掣肘。反之,翅片间距过宽,可以防止冬季热泵结霜,但是在相同风机的情况下,通过翅片的风速必然有所下降,从而影响换热效果。

说到管排数我们不得不提一下流体力学上的一个重要参数雷诺数RE,对于平板片:在管排数较大、翅片间距较小,且雷诺数较低时,管排数对换热特性的影响才显著起来。当Re<3000时,由于边界层的影响, 换热因子将随管排数的增加而减小;管排数对摩擦阻力因子的影响相对较小。然而当Re>3000时,管排数对换热的影响将减小。

对于波纹片:低雷诺数下,管排数对换热系数和摩擦系数没有明显的影响;而在高雷诺数下,换热系数会随着管排数的增加而增加。

对于开缝型翅片:低雷诺数下,管排数对换热系数有显著的影响,换热因子会随着管排数的增加而急剧降低;管排数对摩擦因子的影响相对较小。

对于平板片,管径较大的,造成管后的无效面积也越大。换热系数随着换热管管径的减小而稍有增大。

对于其它的翅片类型(波纹片、开窗片、皱纹片),采用小管径,同样可以减小管排的拖曵作用,从而增大管外换热系数;并能够减小压降损失。如:对开窗片,当迎面风速V<1.5m/s时,采用小管径的多排管结构有利于提高换热器的换热性能,并能够减小10%的压缩损失。

这里的管型特指管内壁的形状,一般可分为内壁光滑型和内螺纹型,我们把它们称作光管和内螺纹管。光管优点是内表面光滑,换热介质流动顺畅,具有较低的压力损失,缺点是换热较果低。内螺纹管刚好相反,由于其内表面呈螺纹状,面积增大,并且有效地扰动了换热介质的流动,换热效果大大增强,但压力损失随之增大。

如果按照结构形式来分,热泵机组的翅片大致还可以分为:平板片、开窗片、波纹片、皱纹片四种,其中后三种可称为增强型翅片。单从换热性能来说,开窗片的最优,其次为波纹片、皱纹片、平板片。究其原因,平板片中,连续稳定的粘性层流层妨碍了流体和翅片的换热;波纹片破坏了连续稳定的粘性层流层,所以换热系数增大了;而开窗片,不仅破坏了连续稳定的粘性层流层,而且大大曾加了流道中的紊流度,从而使换热系数进一步增大。

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