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无锡东进:空调环保化及换热器技艺变革

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提高压缩机性能在系统其它条件不变的情况下,通过提高压缩机的性能,使得压缩过程曲线12向等熵压缩过程曲线12s靠拢可以降低单(2)理论循环分析(3)为实现降低冷凝压力和冷凝温度的目的,可以利用地源热泵技术、蒸发冷却技术、冷凝水利用技术以及提高风冷冷凝器的传热性能等技术措施来实现。

提高蒸发温度和蒸发压力在系统的其它条件不变的情况下,通过提高蒸发温度和蒸发压力,使得蒸发温度和蒸发压力分别从和升高到和,系统的循环过程为1‘→2’→5→6‘→1’,通过提高蒸发温度,单位质量制冷剂的功率消耗从h2-h1下降到h2‘-h1’,单位质量制冷量从h1-h6升高到h1‘-h6’,提高循环制冷系数,制冷系数的变化为的制冷量,图中面积b41ab应等于面积b4‘1’a‘b.此时有传热温差的制冷循环1’→2‘→3’→4‘→1’所消耗的功量为面积1‘2’3‘4’1‘,比逆卡诺循环多消耗的功量为中斜线标出的面积。在这种有传热温差条件下由两个定温过程和两个绝热过程所组成的制冷循环的制冷系数为技术途径:降低传热温差、降低冷凝温度和冷凝压力、提高蒸发温度和蒸发压力、利用高性能压缩机和利用制冷剂节流膨胀过程的压力差。在这些技术途径中,最直接的就是提高空调两器(蒸发器和冷凝器)的传热性能,为此下面介绍直冷型风冷式空调用换热器的技术进步,以推动空调器节能水平的提高。

为实现提高蒸发压力和蒸发温度的目的,可以把间接冷却系统变为直接冷却系统、把水系统变为风系统,同时提高蒸发器的传热性能等技术措施来实现。

利用节流压力在CO2超临界循环中,在制冷剂的膨胀过程大部分学者都采样节流阀。但是由于CO2超临界循环的特点,节流过程的压力损失实在太大,系统的循环效率不高。

为提高系统的循环效率,人们用膨胀机来代替节流阀应用与CO2膨胀过程的节流,这样可以利用5~10%的压缩机的功率。而在R22理论循环中(蒸发温度7.2℃、冷凝温度54.4℃),节流前后的压差达到1.51MPa,如果能够加以利用,也能够产生一定的节能效果。

为了使1kg制冷剂获得与逆卡诺循环相同(5)温差传热分析由此可见,有传热温差时制冷系数总小于理论循环(逆卡诺循环)的制冷系数,因此,在工程应用中应选择合适的传热温差。由(5)式可以看出,为提高实际循环的制冷系数,应当降低传热温差和,以达到实现空调器节能的密度。由(5)式有交换效率,都需要对制冷剂的流程进行优化设计。为我们在开发壁挂机时用到的室内换热器,其中(a)为改进前的流程布置,(b)为改进后的流程布置。根据我们在新飞国家认可实验室的测试,改用(b)所示的流程后,制冷剂的进出口温差小于2℃,两个支路的出口温差小于2℃;而采用(a)所示的流程,通过中间分成两路后两个支路的制冷剂出口温差达到7℃,其中下面的一个支路明显过热。为此,通过优化室内换热器的制冷剂流程,可以达到充分利用换热器的换热面积,提高换热能力的效果。

对于所示的室外换热器,采用(a)所示的流程布置时,由于一个支路制冷剂的出口紧挨另一个支路制冷剂的进口,造成冷却后的制冷剂又与高温制冷剂进行导热,引起制冷剂的复热,降低了冷凝效果。而采用(b)所示的流程布置,可以有效放置制冷剂的复热,提高室外换热器的利用效率。

传热管的变化空调换热器用传热管的变化体室内换热器流程布置(a)改进前(b)改进后(4)(6)(7)因此有:(8)由(8)式可知,的变化比的变化对实际制冷系统制冷系数的影响更大。为此,降低蒸发器的传热温差比降低冷凝器的传热温差效果要明显。

换热器技术进步根据上面的讨论,为提高空调器的制冷系数,实现节能的目的,可以采用如下换热器流程的优化为提高空调用换热器的热现在两个方面,其一为传热管的管径有变小的趋势;其二为传热管的内壁有强化传热的措施。在1980年以前,空调器均是使用光管。1980年以后出现了内螺纹管,换热系数比光管提高了一倍。1984年左右出现了梯形内螺纹管,换热系数比光管提高了1.5倍,1994年出现了深槽的梯形内螺纹管,换热系数提高到光管的2倍。1996年左右出现二次细微槽的交叉形内肋管,使换热系数提高到光管的3.5倍。1997年出现了人字形槽内肋管,使换热系数提高到光管的5倍。早期在空调换热器中使用的铜管直径在9.52mm左右,到1990年前后,传热管的管径细化成7.0mm。

换热翅片的变化空调用换热翅片经历了从平片、波纹片向冲缝片的变化。早期在空调器的蒸发器中使用的是平翅片,铜管直径是9.52mm左右[4]。之后,发展成波纹片,传热量为平片的1.2倍。1980年左右,发展成缝隙片,传热量提高到平片的2倍。到1990年左右,传热管的管径细化成7.0mm,传热量提高到平片的2.5~3倍。这种细管径的换热器,由于管子之间距离缩小,使肋片效率提高、传热有效面积增加、空气流过时的流动阻力减小,同时,翅片的片距由过去的2.0mm减小到1.5mm,百页窗的开槽缝隙由过去的2.0mm减少到1.0mm左右,使传热强化。1995年以后,传热管的管径进一步细小化,使传热量有进一步提高,约为平片的3.5倍。尤其是应用到替代制冷剂R410A的室内机里,对提高可靠性有利。因为它的压力较R22高1.6倍左右,使用6mm的细径管是合理的。