不同扁管比下微通道蒸发器的传热性能实验研究

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微通道换热器具有结构紧凑、制冷剂充注量少、换热量效率高、高效节能等优势,因此在近几年来的发展十分迅速,微通道换热器作为冷凝器的使用已经比较广泛,但其作为蒸发器应用的技术还不是特别成熟。因此,探究影响微通道换蒸发器换热特性的因素,对其流量分配规律及换热特性展开更进一步的研究十分重要。本文采用实验的方法,对微通道蒸发器强化传热性能测试实验台进行了改造,并对微通道蒸发器的换热性能、流动特性及其影响因素进行了探究,可为深入研究微通道蒸发器的实际应用奠定理论基础,实验中主要通过改变双流程微通道蒸发器不同的扁管比、制冷剂质量流量、空气侧进口风速等参数,探究其对微通道蒸发器表面温度、制冷剂流量分配规律、换热性能的影响。结论如下:(1)制冷剂质量流量及扁管比的增加,都使得微通道蒸发器的第一流程壁面温度分布更加均匀,过冷区后移,第二流程的两相区后移,且占比增加,所选定的各个扁管之间的温度差异变小;而随着空气侧进口风速的增加,微通道蒸发器的第一流程壁面温度分布均匀性越来越差,过冷区前移,第二流程的两相区前移,所选定的各个扁管之间的温度差异变大。(2)随着制冷剂质量流量的增大,蒸发器冷却除湿能力增强,风道出口的空气温度随之降低,相对湿度随之增大,而随着风速的增大,风道出口的空气温度升高,相对湿度随之减小,扁管比的增加对风道出口空气的温湿度影响不大。(3)微通道蒸发器的进出口压降随着制冷剂的质量流量及风速的增加而增大,流量增大使得压降增加1.62~1.8倍,风速增加使得压降增加1.07~1.26倍;但压降随着扁管比的增加而降低,扁管比的增加使得微通道蒸发器的进出口压降平均降低6%~12%,0.9扁管比的微通道蒸发器进出口压降最小。(3)微通道蒸发器的换热量和传热系数都随着制冷剂质量流量的增加而显著增大,但扁管比的增加对蒸发器换热量和传热系数增加不太明显,增幅均在3%~7%间;微通道蒸发器的传热系数同样随着风速的增加而增大,但换热量随风速的增大变化很小,扁管比的增加使得微通道蒸发器的传热系数增加3%~4%,0.9扁管比的微通道蒸发器换热性能最优。(4)微通道蒸发器第一及第二流程的不均匀度S都随着制冷剂质量流量的增加而减小,即微通道蒸发器中制冷剂流量的分配越来越趋于均匀。在第一流程中,各个扁管比下的不均匀度S平均降幅约36~59%,第二流程各个扁管比下的不均匀度S平均降幅约36%。此时扁管比的增加使得两个流程中的不均匀度S均降低,第一流程平均降幅约6%~10%,第二流程的降幅差别不大,此外在部分负荷时(30kg/h~50kg/h),扁管比对不均匀度影响较大,而在满负荷(50kg/h~到70kg/h),制冷剂质量流量对不均匀度的作用较大,因此在小流量范围内,微通道蒸发器的流量分配受结构特性的影响非常显著。(5)微通道蒸发器第一和第二流程中的不均匀度S随着空气侧进口风速的增加而增大,即微通道蒸发器中制冷剂流量分配的均匀性随着风速的增加越来越差。在第一流程中,各个扁管比下的不均匀度S平均增幅约67%,第二流程各个扁管比下的不均匀度S平均增幅约47%。此时扁管比的增加同样使得不均匀度S降低,第一流程平均降幅约4%~9%,在低风速时(1.5m/s~2.5m/s),扁管比不均匀度S影响略大,而在高风速时,风速对不均匀度S影响起主导作用,因此,在低风速范围内设计微通道蒸发器要也应当考虑其结构特性,综上0.9扁管比的微通道蒸发器流量分配均匀性最好。
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