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翅片管换热器被广泛应用于制冷空调系统,其换热性能的高低直接关系到制冷空调系统能效的高低,也是制冷空调系统质量优劣的重要指标之一。为了提其换热性能,可以从三方面着手,提高管外侧换热性能、提高管内侧蒸发或冷凝换热性能及优化管路布置,其中,前两点是基础,只有获得准确的管内外侧换热与压降关联式,才有可能对换热器管路进行优化布置。为了获得准确的换热关联式,本文做了以下工作:
实验台设计方面,采用了空气采样器测量换热器进出口的空气状态,避免了单点测量的大误差及多点测量的高耗费;采用了ISA1932标准喷嘴测量空气的体积流量,使空气流量的测量不确定度达到1.2%;经过上述改进,使实验系统的准确度大为提高。经过误差分析,实验系统在换热因子及压降因子的系统误差限可达到8.11%及4.92%。
通过对不同数据处理模型的分析比较,选择了合适的数据处理模型,并在其基础上进行了部分改进,尤其在翅片效率计算上,区分干、全湿及部分湿工况,使数据处理方法更合理。根据数据处理模型,在以总换热量、总析湿量为收敛判断条件,运用VB平台,编写了换热系数与传质系数的求解程序。
通过对1、2排波纹翅片管换热器及3、4排百页窗翅片管换热器在1~3m/s风速稳定工况实验,我们得到以下结论:
析湿工况下,2排比1排波纹翅片管换热器换热因子约大10%,而管排数对压降因子影响不显著;而3排比4排百页窗翅片管换热器换热因子约大20%。换热器换热性能,随着管排数的增加,先增后减,因此可能存在最优管排数,伎换热器换热性能最优。全湿工况下,波纹翅片管的换热因子及翅片效率随雷诺数的增加而减小,且翅片效率随进口冷水温度的减小而增加,而换热因子受其影响不显著,可以认为在一定雷诺数下,存在使换热器换热性能最高的进水温度。析湿工况下波纹翅片管换热器换热与压降因子,分别是干工况的1.4~1.9倍及1.7~2.0倍。潜热传递及冷凝水的存在强化了波纹翅片管换热器的换热性能,但也相应增大了空气流动的阻力,在换热器优化设计时应该同时考虑。1、2排波纹翅片管换热器传质因子随管排数的增加而增大,其热质比拟关系实验值在0.4~0.8之间,而3、4排百页窗翅片管换热器热质比拟关系实验值在0.4~1.2之间。析湿工况下波纹与百页窗翅片管换热器换热、压降及热质比拟预测关联式预测值与实验值均有较大误差,应进行更多的实验研究,以拓宽关联式的使用范围。