紧凑型管翅式换热器作为典型常用的换热器形式被广泛应用于空调器中。当管翅式换热器翅片表面温度低于湿空气的露点温度时,湿空气中的水蒸气将会在翅片表面析湿,随着冷凝过程的不断进行以及凝结液间的融合,凝结液会逐渐生长,直到重力和气流拖曳力的合力大于凝结液在翅片表面上的附着力时,凝结液在翅片表面开始运动,最终排离翅片表面。凝结水在翅片表面的形成、生长和运动的行为均会影响管翅式换热器空气侧的压降与传热传质性能。本文重点从凝结水在换热通道内的生成及运动特性和凝结水通过何种机理对传热和阻力产生影响入手进行了以下研究:首先,基于可视化技术,针对紧凑型、高性能换热器结构较优参数设计加工出本实验所用的三种翅片材质形式的测试试件,从凝结水在换热通道内的生成及运动特性和凝结水通过何种机理对传热和阻力产生影响两方面入手制定了本文所需的实验方案,并确定了实验的评价指标和数据的处理方法。其次,根据实验方案搭建了可视化热工特性测试实验台,通过对实验台可靠性进行分析可知:换热器换热量的最大误差为10.45%,最小误差为3.92%;空气侧换热系数的最大误差为15.05%,最小误差为8.52%;空气侧阻力系数的最大误差为7.60%,最小误差为3.57%。误差基本被控制在±15%以内,满足实验的可靠性。第三,通过实验拍摄的大量凝结水图片和实验数据分析得到了三种材质的管翅式换热器翅片表面凝结水的析出规律,发现铜翅片和铝翅片表面凝结水呈现为珠状凝结,附带亲水层的铜翅片表面凝结水呈现为膜状凝结。入口空气流速的增加,铜翅片、铝翅片和附带亲水层的铜翅片表面凝结水的脱落直径分别由0.5m/s时的0.402mm、0.411mm和0.443mm逐渐减小到4.0m/s时的0.18mm、0.2mm和0.239mm,冲刷周期分别由0.5m/s时的241s、250s和269s逐渐增加到4.0m/s时的366s、461s和502s。入口相对湿度的增加,管翅式换热器翅片表面凝结水脱落直径几乎没有变化,而冲刷周期分别由相对湿度为40%时的399s、442s和455s逐渐减小到80%时的49s、66s和101s。第四,得到了三种翅片材质形式的管翅式换热器翅片表面凝结水的临界空气流速变化规律。发现入口空气流速和相对湿度增加都会使临界空气流速增加,在相同的入口空气温度和相对湿度条件下,附带亲水层的铜翅片临界空气流速>铝翅片临界空气流速>铜翅片临界空气流速。最大临界空气流速出现在入口空气温度为35℃,入口相对湿度为80%时附带亲水层的铜翅片表面,最大临界空气流速为3.87m/s,即在给定工况下临界空气流速不超过4.00m/s。该结果可为析湿工况下的换热器防止空气流动产生凝结水夹带问题提供参考。第五,分析了不同入口空气风速、不同入口相对湿度、不同入口空气温度、不同管侧入口水温和不同翅片材质形式对管翅式换热器传热及阻力特性的影响。结果显示增加空气的流动速度、入口空气温度和管侧入口水温都可以提高管翅式换热器的传热性能,f随入口空气温度的升高而增加,随入口空气流速和管侧入口水温的升高而减小,如入口空气温度为27℃,管侧入口水温为15℃,入口相对湿度为50%时,铜翅片、铝翅片及附带亲水层的圆管管翅式换热器在入口空气流速4.0m/s时的f与0.5m/s时相比,f分别降低了29.32%、41.80%和47.98%。实验发现翅片表面附带亲水层虽然减小了管翅式换热器空气侧的压降,但却使空气侧的传热性能降低。