强制对流翅片管式换热器结霜性能的研究

摘要:建立了恒流条件下的强制对流翅片管式换热器的结霜模型,并用实验结果验证了模型的可靠性.将结霜模型和风机性能曲线联合起来考虑,在更加切合实际的情况下,模拟了换热器在结霜工况下的热力性能.研究发现,换热器结霜引起了翅片效率、空气流通率及翅片性能的显著降低,同时还伴随着空气侧压力降上升.讨论了改变风机类型、翅片间距以及翅片厚度在内的几种设计参数对结霜性能的影响.
    关键词:翅片管式换热器;结霜工况;性能
　　在风冷热泵型的空调设备中,翅片管式换热器表面结霜是很普遍的问题.换热器表面结霜增加了翅片和气流间的热阻,降低了换热器的冷却能力,减少了通过换热器的气流量,增加了气流的压力降.当换热器长时间结霜以后,气流通道可能被*堵塞.为了保证换热器的理想性能,要周期性地循环除霜.在用来除霜的热量中,事实上只有15%～20%被有效利用,其余的热量都散到周围的环境中.由于结霜的存在,工业上使用的制冷设备与相同条件下没有结霜的设备相比较,体积大50%左右,能耗增加了25%[1].制冷换热器的设计需要考虑结霜速率,结霜与气流堵塞、空气侧压力降及导热率降低的关系[2].
   目前,已经发表的关于换热器表面结霜研究的论文中,大部分只建立了大平面结霜的单一均匀特性模型,并测量了结霜时典型换热器的热力性能[3,4],仅有一部分研究考虑到结霜时的气流量和压力降变化[1,5,6],没有考虑建立结霜翅片表面的模型.过去对换热器表面结霜的研究为设计结霜工况下的换热器提供了指导,但没有涉及到翅片表面结霜增长模型的建立.
   本文在前人所做工作的基础上,建立了强制对流翅片管式换热器的结霜数学模型,该模型涉及到翅片表面结霜增长及与风机特性曲线的关联,因此具有更高的度。