管片式冷凝器是风冷压缩冷凝机组的关键部件,其换热性能的优劣直接影响到制冷机组的能效水平。本课题基于冷库用风冷冷凝机组系列产品性能优化项目,进行小管径管片式风冷冷凝器设计及优化匹配研究,对研究样机的冷凝器进行小管径替代,并对压缩机及其他部件进行匹配;介绍了基于图论的仿真方法和基于EVAP-COND软件的仿真方法,结合两种方法对冷凝器进行仿真计算;在原型机的基础上初步给出了6进3出、8进4出和6进6出三种冷凝器流程布置方案,通过仿真分析不同工况下各方案的换热性能,并进行试验分析。标准工况仿真结果显示6进3出布置换热量及压力损失皆最大,其次是8进4出布置,6进6出布置最小。通过制冷剂状态变化对比发现:分-合流布置能有效强化过冷段换热系数,增加过冷段换热长度,提高出液过冷度,但同时也增大了压力损失。变迎风速度仿真结果表明:迎风速度小于2m/s时,换热量随着迎风速度的提高显著提升,大于2m/s后换热量提升效果逐渐减弱,大于2.4m/s后换热量不再增大。分-合流布置在低风速区域的换热效果受迎面风速影响较大,在高风速区域分-合流布置具有较好的换热表现。变迎风温度仿真结果表明:迎风温度越高,换热量越小,压力损失越大,且迎风温度越高,换热量和压力损失变化趋势越大。分-合流布置的换热效果受迎风温度影响更大,其主要取决于合流时的制冷剂干度高低:合流时干度越低,合流后制冷剂压力损失越小,管路合流对过冷段的强化换热效果就越显著,综合换热性能越好。变质量流量仿真结果表明:三种方案都有各自不同的最佳换热质量流量区域,超过最佳换热质量流量区域后换热量开始下降,最佳换热质量流量区域主要受制冷剂平均流速影响,平均流速越高,最佳换热区域制冷剂质量流量越小。试验结果显示:随着环境温度的升高,机组制冷量下降、压缩机功耗增加,且变化速率较快。分-合流布置在高环境温度下的冷凝温度更低,综合换热表现更好。采用Φ7.94内螺纹管替代后,冷凝器铜材消耗降低了5.83%,且标准工况下三种方案相较原型机制冷量分别增大了6.85%、3.04%和2.1%,压缩机功率分别降低了4.38%、3.36%和2.48%,COP分别提高了9.42%,6.62%和4.71%。其中6进3出和8进4出的机组出液过冷度相较6进6出和原型机有较为显著的提升,四种方案的出液过冷度分别为6.8℃、5.5℃、4.1℃和3.9℃。