风机运行状态对换热器性能影响分析实验

  霜层的增加使换热器换热效果降低,所以当霜层达到一定值时,需要对换热器进行融霜,以提高换热器及系统的性能,但融霜过程增加了额外的能量进入系统,使系统性能下降,被冷却的环境温度上升。因此对蒸发器融霜特性的研究,对于提高换热器的性能来说是至关重要的。对此,国内外学者进行了一些研究。

  实验研究了融霜时风机运行与不运行后对蒸发器性能的影响,为融霜时确定风机运行状态在换热器性能影响方面提供实验性依据。

  1.实验装置及测试工况

  一个配有各种测量设备的用于测试换热器性能的风道设置于测试室内,如图1所示。测试室内设有预冷器,第二制冷剂采用乙二醇,乙二醇被R407C制冷机冷却并送入预冷器对测试室降温,测试室内能对温湿度进行,对测试换热器的融霜是采用常温下乙二醇液体进行的。

  所有的实验均在恒定室内温度及相对温度的条件下进行的,在测试室的温湿度未达到所需的工况要求时,第二制冷剂仅进入预冷器。当测试室温度达到设计工况时,第二制冷剂进入测试换热器,并开始采集数据。测试工况见表1。

  2.实验用换热器结构

  本实验中采用了一个带有百叶窗翅片的微型通道换热器,换热器翅片间距为1.69mm,百叶窗叶片间距为1.4mm,迎风面积为0.226m2。换热器的外型尺寸:长为152mm、高为149mm、宽为21mm。具体外形结构如图2所示。

  3.融霜时风机运行与不运行时的换热器性能实验研究

  当室内温度达到0℃、相对湿度为70%时,通过换热器的面风速为0.9m/s,并将温度为-14.5℃的第二制冷剂供入测试换热器内,同时开始采集数据。由于换热器表面开始结霜,换热器空气侧的压降dp将增加,当换热器表面的压力降dp增到5倍于干表面状态下的空气压降值时,停止对换热器供泠,将常温下20℃的乙二醇供入换热器中,进行融霜,融霜时间为3min,融霜结束后,转换阀门继续开始对换热器供冷,直至下一次融霜。图3为在融霜时风机运转与不运转时带有15次冻融循环的换热器压力降dp随时间t的变化比较图。

  在融霜时无论风机是处于运行状态还是不运行状态,在每一结霜循环中,由于霜层的不断累积,换热器空气侧的压降dp随时间t均不断的增加,但对应融霜时风机运行状态的情况,压力降增加的速度较风机不运行时慢,在同样的融霜次数下,可运行更长的时间。

  同时注意到,对于两个状态下的冻融循环,在最初的若干个结霜循环中,起始的压力降均出现增加,每一新循环的起始压力降高于前一个循环压力降,这是因为融霜水量较小,并全部滞留在换热器表面。若干循环以后,融霜水从换热器表面开始排出,换热器空气侧的压降到达了一个稳定状态(如图中的两条虚线)。但在稳定状态,融霜时风机运行状态的结霜循环起始压力降低于在融霜时风机不运行状态的起始压力降(如图中的两条虚线,上部虚线为风机不运时状态,下部虚线为风机运行状态),这表明对于融霜时风机的运行状态,能增大换热器表面的排凝水的能力,融霜结束时积存于换热器表面的凝水量将减小,因而压力降下降。

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