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      融霜時風機運行狀態對換熱器性能影響的實驗與分析

      點擊:1642 日期:[ 2014-04-26 22:00:55 ]
                             融霜時風機運行狀態對換熱器性能影響的實驗與分析                                         張萍                         (浙江商業職業技術學院,浙江杭州310000)     中圖分類號:TK124,TB65文獻標識碼:A文章編號:1006-8449(2008)06-0016-03     摘要:在結霜工況下,蒸發器霜層將影響換熱器的換能性能,需定期對換熱器進行融霜,以提高其換熱效果。本文對一種換熱器在融霜時風機的運行與不運行的兩種狀態的性能進行了實驗研究,分析并比較了換熱器在兩種狀態下空氣側壓力降及制冷量的變化情況。     關鍵詞:換熱器;融霜;壓力降     0 引言     霜層的增加使換熱器換熱效果降低,所以當霜層 達到一定值時,需要對換熱器進行融霜,以提高換熱器 及系統的性能,但融霜過程增加了額外的能量進入系 統,使系統性能下降,被冷卻的環境溫度上升。因此對 蒸發器融霜特性的研究,對于提高換熱器的性能來說 是至關重要的。對此,國內外學者進行了一些研究 [1,2] 。     本文僅就融霜時風機運行與不運行后對蒸發器性能的 影響進行了實驗研究,為融霜時確定風機運行狀態在 換熱器性能影響方面提供實驗性依據。     1.實驗裝置及測試工況     一個配有各種測量設備的用于測試換熱器性能的 風道設置于測試室內,如圖1所示。測試室內設有預冷器,第二制冷劑采用乙二醇,乙二醇被R407C制冷 機冷卻并送入預冷器對測試室降溫,測試室內能對溫 濕度進行控制,對測試換熱器的融霜是采用常溫下乙二醇液體進行的。                        所有的實驗均在恒定室內溫度及相對溫度的條件 下進行的,在測試室的溫濕度未達到所需的工況要求時,第二制冷劑僅進入預冷器。當測試室溫度達到設計工況時,第二制冷劑進入測試換熱器,并開始采集數據。測試工況見表1。                            2.實驗用換熱器結構     本實驗中采用了一個帶有百葉窗翅片的微型通道 換熱器,換熱器翅片間距為1.69mm,百葉窗葉片間距 為1.4mm,迎風面積為0.226m2。換熱器的外型尺寸:長 為152mm、高為149mm、寬為21mm。具體外形結構如 圖2所示。     3.融霜時風機運行與不運行時的換熱器性能 實驗研究     3.1 融霜時風機運行與不運行狀態下換熱器空氣側 壓降的變化     當室內溫度達到0℃、相對濕度為70%時,控制通 過換熱器的面風速為0.9m/s,并將溫度為-14.5℃的第二制冷劑供入測試換熱器內,同時開始采集數據。由于 換熱器表面開始結霜,換熱器空氣側的壓降dp將增 加,當換熱器表面的壓力降dp增到5倍于干表面狀態 下的空氣壓降值時,停止對換熱器供泠,將常溫下 20℃的乙二醇供入換熱器中,進行融霜,融霜時間為 3min,融霜結束后,轉換閥門繼續開始對換熱器供冷,直至下一次融霜。圖3為在融霜時風機運轉與不運轉時帶有15次凍融循環的換熱器壓力降dp隨時間t的變化比較圖。                            圖3表明,在融霜時無論風機是處于運行狀態還是不運行狀態,在每一結霜循環中,由于霜層的不斷累積,換熱器空氣側的壓降dp隨時間t均不斷的增加, 但對應融霜時風機運行狀態的情況,壓力降增加的速度較風機不運行時慢,在同樣的融霜次數下,可運行更長的時間。     同時注意到,對于兩個狀態下的凍融循環,在最初 的若干個結霜循環中,起始的壓力降均出現增加(如圖 中的粗實線),每一新循環的起始壓力降高于前一個循 環壓力降,這是因為融霜水量較小,并全部滯留在換熱 器表面。若干循環以后,融霜水從換熱器表面開始排 出,換熱器空氣側的壓降到達了一個穩定狀態(如圖中 的兩條虛線)。但在穩定狀態,融霜時風機運行狀態的 結霜循環起始壓力降低于在融霜時風機不運行狀態的 起始壓力降(如圖中的兩條虛線,上部虛線為風機不運 時狀態,下部虛線為風機運行狀態),這表明對于融霜時風機的運行狀態,能增大換熱器表面的排凝水的能力,融霜結束時積存于換熱器表面的凝水量將減小,因而壓力降下降。                            3.2 融霜時風機運行與不運行狀態下換熱器制冷量的變化     圖4為在融霜時風機運行與不運行狀態,換熱器 在每一結霜循環的制冷量Q隨時間t有變化情況比較 圖。圖中表明,對于兩種狀態,對應每一結霜循環,換熱 器的制冷量Q均隨霜層的增加而減小,在每一次融霜 后再次開始制冷時,制冷量達到最大,比較兩種狀態的 凍融循環,風機運行的狀態循環,有著較大的制冷量 Q,說明其換熱性能比融霜時風機不運行狀態要好。                            4 結語     本文對融霜時風機運行與不運行狀態下對換熱器 性能的影響進行了實驗性的研究,結果表明:     (1)對于每一凍融循環,需要經過若干個凍融循環 后,換熱器起始的壓力降開始不變,但對于融霜時風機 運行狀態,在穩定狀態,換熱器結霜時的起始壓力將降 低于融霜時風機不運行狀態的起始壓力降;     (2)融霜時風機運行狀態換熱器的排凝水能力大 于融霜時風機不運行狀態的排凝水能力;     (3)對融霜時風機運行狀態,在結霜循環時,壓力 降增加的速度較風機不運時慢,在同樣的融霜次數下, 可運行更長的時間;     (4)對融霜時風機運行狀態,在起始結霜時有著較 大的制冷量,其換熱性能比融霜時風機不運狀態要好。     參考文獻:     [1]趙蘭萍,任世瑤,任世瑤.冷壁面上結霜研究中的幾個問題[J].制冷學 報,2002,(2):45~48.     [2]劉風珍.影響翅片管換熱器結霜因素研究[J].低溫工程,2000,116 (04):45~48. 
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