空调换热器（共6篇）
空调换热器 篇1
0 引言
近年来,空调技术在商业建筑中得到了广泛的应用。商用空调的特点是热、冷负荷大,需要的新风量大。一般商用空调对空气的过滤处理采用粗效或中效过滤器,一些细小的灰尘会经过空气过滤器到达换热器表面,在换热器表面形成一层污垢,随着空调系统运行时间的延续,污垢的厚度和密度不断增加。污垢对换热器的换热效果产生不利的影响,进而降低空调效果,增加空调系统的运行费用。
1 换热器清洗的必要性
建筑物的空调热、冷负荷是通过空调系统的送风来承担的,换热器在空调系统中起着加热和冷却送风的重要作用。换热器换热效率的高低直接影响建筑室内温度。初装和刚经过清洗的空气过滤器对空气流动的阻力小,过滤器对尘粒的过滤效率低,此时,大量细小尘粒会穿过过滤器而到达换热器表面,进而聚集在换热器表面,形成污垢。由于污垢的热阻远大于换热器壁面的热阻,因而降低了换热器的换热能力,使室内得不到需要的热(冬季)、冷(夏季)量,室内设计温度将发生偏移,影响空调效果,形成热、冷量损失,增加了空调系统的运行费用。另一方面,灰尘在换热器表面的聚集会滋生、繁衍细菌,污染送风。在经过“非典”和“禽流感”之后,人们对送风的污染问题十分重视[1]。因此,换热器在运行一定时间后应进行清洗。
换热器内侧是空调水(即加热或冷却介质),外侧是需要进行加热或冷却处理的空气。换热器与空调水系统严密连接在一起,以防止加热或冷却介质的外漏,很难将换热器拆下来进行清洗,只能进行现场清洗,即,换热器清洗时,空调系统必须停车,影响商业建筑的正常营业。因此,换热器不能经常清洗。
2 换热器清洗时间的确定
由以上分析可知,空调系统在运行过程中,换热器既不能不清洗,也不能经常清洗,其中必然存在一个最佳清洗时间。空调工作者一直在寻找空调换热器的最佳清洗周期,但由于系统在运行过程中遇到的不稳定影响因素较多,如季节变化,天气变化,空气的质量,下雨的次数、雨量的大小与时间长短等,结果始终难以令人满意,很难给出一个准确的清洗周期。
影响换热器传热的主要因素是其表面灰尘的聚集量,灰尘的聚集量与系统运行时间的长短有关,但受室外空气质量和过滤器过滤效果的影响更大,这些影响因素最终都集中反映在换热器表面尘垢的多少上,结果都体现在送风量和送风温度的变化上。
为了准确掌握送风温度对室内温度的影响,我们对西安某超市的空调系统(全风系统,办公室设风机盘管)进行了夏季运行的监测。该系统的设计工况为:送风温度ts=12℃;室内温度tn=26℃±2℃;冷水机组的清洗时间为前一年的“五一”假期;换热器上次清洗时间为本年“五一”假期。
2.1 监测时间的确定
为了确定监测时间,在夏季晴天室外温度(tw=36℃)基本相同连续日的情况下对工作日和双休日室内温度进行了测量,结果如图1。由于阴、雨天气和上午空调冷负荷相对较小,此时系统运行容易达到所要要的室内温度。而晴天的下午空调冷负荷相对较大,双休日冷负荷略大于工作日,室温也略高于工作日。一般冷负荷的最大值出现在下午的12:00~15:00[2],若此时空调系统能保证室内空调温度,那么其它时间也就能保证了。故,将监测时间定在7、8月份晴天双休日tw≥35℃的下午12:00~15:00。
2.2 测量仪器选用及测点的布置
送风温度的测量采用WTQ-280双金属温度计。测量送风温度的测点设在第一个送风口处,设两个测点,用两个测点温度的平均值作为送风温度。室内温度的测量采样水银温度计,测点设在离地面2米以内人们经常活动的区域内,设10个测点,取平均值作为室内温度。下午1点和3点各测一次,取其平均值作为分析数据。
2.3 测量数据及分析
以送风温度ts为横坐标,以室内温度tn为纵坐标,绘制出室内温度tn随送风温度ts变化的曲线,如图2所示。
对图2进行分析可以看出:
(1)随着ts的增加,tn同时也在增加。
(2)随着ts的增加,ts对tn的影响在减小,说明随着tn的增加,室内冷负荷在减小。
(3)当ts增加到15.2℃时,tn达到28℃,即,当ts比设计值增加3.2℃时,tn达到室内允许的最高温度。
(4)如果将ts的增加值达到3℃的时间作为换热器的清洗时间,将避免tn超过28℃。也为安排清洗换热器留有一定的时间余量。
3 换热器的清洗
流经换热器的空调水一般为经阳离子交换器处理过的软化水,运行温度≤60℃,换热器水侧结垢倾向不明显,可与冷水机组同时清洗。换热器的风侧长期受送风的冲刷,会产生尘垢。当送风温度增加3℃时,应该进行清洗。
组合式空气处理器、新风机组及风机盘管换热器上的肋片通常是铝制的,胀接在紫铜管上,清洗时应防止铝、铜材料的腐蚀[3]。
3.1 清洗的药液
(1)配置洗液:水玻璃1%~2%,三聚磷酸钠1%~2%,碳酸钠2%[4]。
(2)市售洗液:涤尘,按洗液说明配置。
3.2 清洗的方法
将配置好的洗液用喷雾器均匀喷入换热器的肋片和铜管,停留10分钟左右,用清水冲洗干净即可,若一次清洗不到位,可进行第二次冲洗,直至清洗干净。
3.3 清洗时应注意的问题
(1)清洗新风机组和组合式空气处理器时,为了防止凝结水系统的堵塞,应先用200mg/L的新洁尔灭洗液清洗并冲洗凝结水管道。
(2)喷向换热器的洗液和冲洗的水不可过猛,防止将肋片冲倒而影响换热器的换热效果。
(3)清洗风机盘管时应拆掉电机和风机,防止洗液或水造成电路系统故障。
4 结论
(1)利用送风口送风温度确定换热器清洗时间为空调系统的运行管理提供了既简单又方便方法。
(2)在保证空调效果的同时降低系统运行的费用。
(3)可以根据送风口送风温度与最大送风温度的差值和生产情况适当调整换热器清洗时间,避免出现空调效果不良对商用建筑营业的影响。
参考文献
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空调换热器 篇2
改革开放的不断深入使得人民群众的生活发生 了翻天覆地的变化,空调已成为寻常百姓家普遍拥有的电器。每年我国各大城市所淘汰的空调数量十分巨大,因此空调回收产业具有相当大的发展前景,而如何更好地回收空调换热器,则成为废弃空调处理工作的重点。西方国家一般不会单独处 理空调的核心部件———换热器,而是通常先整 体将空调 器破碎掉,然后再分级筛选内部可循环使用的各种元器件。这种回收方 法具有较大的实用性,能在尽量节约劳动力的前提下取得较为满意的回收成果。但空调破 碎并不是 轻松的工 作,破碎机损 耗较大,并且工作时会产生巨大的噪音,影响周围居民的正常生活,因此要大范围地运用该方法还需进行一定的改善。在我国以往的废旧空调处理工作中,整个流程主要是人工完成,即雇佣工人对废弃空调进行锤、铲、锯等处理,这种手工拆解的方法费时又费力,虽然能将金属材料完全分离出来,但分离过程 面临着更多的负面问题,假如操作不达标更是容易发生安全 事故,给工人的人身安全造成极大的威胁。
在我国与空调回收有关的专利中,很多都对空调换热器的回收进行了深入探 讨,总结出了 多种有较 强实用性 的分离方式,但这些方法都不是完美的,其在一定领域内都有着极 大的局限性。由于空调自身的结构在发生变化,换热器当中的精细部件也越来越多,因此想要用这些专利成果来设计分离装置还有相当长的一段路要走。由于我国采用的传统人工分离 方法分离效果较好,一般能得到较为完整的材料,因此专家在 仔细分析人工分离与机械分离之间的差异后,研究出了机械物理法这种全新的分类方法,通过预处理、挤压、破碎等工 艺,能高效地分离出换热器中的铜、铝两种金属。
1换热器的构型及材料组成
对一套完整的空气调节系统来说,其制冷与制热的实现都是建立在一定的基 础上的。一般 的空调主 要由压缩 机、冷凝器、蒸发器等核心 部件组成,能对空气 进行降温 或升温处 理。我们常说的换热器主要是蒸发器与冷凝器这两个部件,它们分别在空调的室外机与室内机中起着决定性的作用。换热器有两个关键部件———铜管和铝翅片,当前市面上的换热器一般有管式、板式等形状,在空调中广泛使用的是管式换 热器。对换热器的分离与回收实际上就是分离回收铜管与铝翅片的过程。
根据形状的不同,换热器中的铜管主要分成L形、平板形和U形。在换热器的制作流程中,一般会将一定形状的铜管与半圆管连接在一起,让二者通过铝翅片并与铝翅片紧密贴 合,形成一个结构整体。回收空调中可循环使用的金属材料,也就是回收冷媒管路中的铜材及换热器中的铝材。换句话说,换热器涵盖了整个空调机中大部分的可回收材料,是回收工作的重头戏。
2采用机械物理法回收换热器中的材料
所谓机械物理法,主要是利用不同材料之间的物理特性差异,以密度、表面特性、磁 场等物理 特性来对 材料进行 系统分类,往往能够得到较为满意的回收结果。其在废旧电子电气设备回收工作中得到了广泛应用,不仅能有效回收电子废物中可回收利用的材料,还能保证不对环境产生过大的影响,与火法、湿法等其他回收方法相比,机械物理法污染少、整体成本较低、回收效率高,具有较高的实用性。在完成回收工作 之后,回收得到的废弃材料不是都能投入再利用的,应当首先对废弃材料进行分析与检测,检测合格的材料才能在经过处理后在二手市场中再次循环。对于那些检测之后不达标、不能再次使用的材料,应运送至工业企业进行再次冶炼,以确保废弃金属材料 不会流失、浪费。机械物理法主要包括预处理、切割、挤压、辊轧、破碎、分选等工序。
2.1预处理
在这个工序中,主要完成的是改变换热器形状以及去除铁制部件的工作。一般空调换热器有三种形状,预处理要将所有形状都改造成平板形。2形和3形换热器形状改造有着一定的区别,2型结构的预处理要复杂一些,要先用切割机将其切割成3型结构,然后再进行处理,而3形结构的换热器则只需施以外力将其压扁成平板形。也就是说,不同形状的换热器的处理都是形状上的处理,即都处理成平板形即可。
2.2切割
切割工序的核心机械是切割机,在切割机 的作用下,换热器被切割成数量不等的方块,以便在后继流程中进行更加深入的处理。
2.3挤压
在完成了切割工作之后,对得到的小方块还要进行压力挤压,从而为接下来的轧辊工作做好铺垫。一些作坊在挤压处理时将小方块完全挤扁,这样虽然能使其顺利进入轧辊装置,但降低了挤压效率。在实际工作中,可以选择只挤压小方块的一边,让其能够顺利进入轧辊装置即可,而没有必要进行完全挤压。
2.4辊轧
轧辊装置主要对已经完成了挤压工序的小方块进行辊轧,进一步减小其厚度,同时也能将铜管与铝翅片适当分离 开来,减轻破碎时机器的负担。铜管与铝翅片的辊轧方式并不一样,铜管的辊轧应沿着轴线方向进入,以便提升辊轧效果,使铜管与铝翅片更易剥离,这样处理也可使破碎作业更加轻松。
2.5破碎
经过切割、挤压、辊轧之后的换热器部件,其内部铜管与铝翅片之间的粘着力明显下降,进行破碎也变得更加轻松,最后只需使用破碎机来处理小块换热器部件即可。所谓的破碎,并不是要把换热器变成碎颗粒状的东西,而是要分离铜管与铝翅片,然后将铝翅片分成一个一个小的碎片。小碎片形状与重量均不相同,能帮助风选工序更好地将不同的部件分离开来。有的铝翅片较薄,只要稍加拉扯就能将其破碎。而在辊轧工序中铜管已经被压扁,在面对破碎机施加的外力时,能够保持 其原有形状不变。
2.6振动分选
在完成破碎工序之后,换热器已经过 了相当程 度的处理,能够方便地进行分离工作,因此应当进行第一次筛选———振动分选。通过高频率的振动,彻底分离开上述几个工序中没有分离开的铜管与铝翅片。振动分选最终得到的是较大的铝 片与铜管。
2.7风力分选
振动分选只是粗略地对换热器小件进行筛选,而后继的风力筛选才是整个分选工作的重点。风力筛选较好地利用 了不同元器件质量与密度不同的物理特性,采用一定的风速将不同的材料吹出。完成振动分选之后,在小块体积相 同的条件 下,段状扁铜管质量要明显大于铝材。在相同的风速下,质量较小的铝材被风吹走,而质量较大的铜管则保留了下来,这就是风力分选的核心原理。
3结语
空调换热器 篇3
关键词：翅片,片型,换热能力,换热器
随着国家空调能效等级的提高, 空调行业的快速发展, 各种新机型如雨后春笋般大量涌现, 提高换热器的换热能力是必然的发展趋势。所以换热器新机型的开发需要提高换热能力, 现在研究换热器翅片片型对换热能力的影响, 采用换热能力强的片型。
1 现状调查
目前国内空调行业的室外机热交换器的翅片基本都采用波纹片、平片片型, 如下图1波纹片、图2平片。热交换器种类不断增加, 由于不同种类两器翅片片型不同, 换热器的换热能力也是不同, 为满足新能效, 提高空调整体换热能力。现对比翅片片型对换热能力的影响。
翅片的作用是强化两器组件空气测的热交换效率, 提高两器换热能力。平片片型具有风阻较小, 但换热性能相对于波纹片要差, 结霜周期较长, 化霜效果较好等特点;波纹片片型风阻大于平片, 低片距时化霜效果较好, 折弯抗倒伏能力好。
2 对比研究与应用
拟对翅片平片与波纹片片型进行外观、性能等方面的对比研究。
外观对比:波纹片实际换热面积比平片增加5%。
性能对比:根据压焓p-h图分析, 由于波纹片实际换热面积大于平片, 导致换热器整体换热面积加大, 可适当增大吸气过热度, 焓差值加大, 即制冷量加大。
原采用平片的共用机型中, 不同冷量段及不同能效等级都选出两款主力机型:3P柜机、2P柜式机型、1.5P挂壁, 安排换热性能及化霜试验的验证:按定频、变频、挂壁、柜机试制样机, 在制冷制热能效、化霜等方面进行平片与波纹片的比较验证。
试验项目: (1) 额定制冷能力; (2) 额定制冷功率; (3) EER; (4) 额定制热能力; (5) 额定制热功率; (6) 恶劣除霜。
验证结果如下:
化霜: (1) 平片外机:工况稳定后运行2个完整的化霜周期, 周期时间长71分钟, 化霜时间10分钟, 外机换热器结霜厚而不均匀, 中部有两根U管结霜较薄, 化霜干净, 底盘排水顺畅, 除霜周期中, 室内侧出风口中部的送风温度未低于18℃, 除霜期间, 压缩机无异常现象, 整机运行正常。 (2) 波纹片:工况稳定后运行3个完整的化霜周期, 周期时间长66分钟, 化霜时间10分钟, 外机换热器结霜很厚且均匀, 化霜干净, 底盘排水顺畅, 除霜周期中, 室内侧出风口中部的送风温度未低于18℃, 除霜期间, 压缩机无异常现象, 整机运行正常。整个结霜周期和化霜周期与平片基本相同。
实验表一数据显示:1.5P平片外机和波纹片外机性能测试的结果基本相同。2P、3P波纹片较平片性能优化明显。
3 结束语
在系统没有其它更改的情况下, 直接更换冷凝器片型, 不考虑生产导致的两台外机差导的情况下, 波纹片外机所测各项试验结果比平片的结果都要好。并且与前期压焓图分析, 外机更换波纹片后, 换热面积加大, 产品能力 (制冷、制热) 不会减少的情况基本相符, 能效的计算结果, 包括制热HSPF都高于平片外机。后续新机型外机统一优先采用波纹片片型, 满足新能效。
参考文献
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空调换热器 篇4
1.1 室内空调器的部件组成
要进行室内空调的优化设计工作, 必须了解室内空调器的结构和相关部件。家庭使用的空调器的形式一般均为分体式, 其包括室内机组和室外机组两部分。
室内机组的重要部件为空调电气控制部分、截止阀、送风机构和换热器 (包括蒸发与冷凝组件) [1]。室外机组的主要部件为电气控制部分、截止阀、分机、空气压缩机、分离器、和换热器等。
1.2 室内空调器的换热器
换热器是房间空调器中非常重要的部件, 其相关性能的高低与空调的整体效能与质量影响较大。其中冷凝器是将过热的蒸汽冷却成为液体或者气液混合物的部件, 蒸发器是制冷剂与外界进行热冷交换完成制冷过程的部件。
换热效率是评价换热器质量的重要指数, 影响换热器效率高低的主要因素有换热器整体尺寸、换热管尺寸与形式、换热管间距与联接方法和迎面风速分布形式等。
2 小管径换热器应用于空调器中的相关影响
2.1 小管径换热器的优点
由于空调换热器对换热管的性能要求较高, 因此换热管的材料多为铜质和铝质。缩小房间空调器换热器换热管的直径, 可以显著减少换热器的整体金属消耗量, 在一定程度上降低换热器的成本。
房间空调器换热管的主流直径为9.52m m若将其缩减到5m m, 那么铜的消耗量将降低一半, 而换热管的材料成本占总的换热器材料成本的一半以上, 由此可知, 通过缩小换热管直径降低换热器的成本的方式是可行的。
另外, 使用小直径的换热管可以明显降低单根管制冷剂的使用量, 进而全面降低房间空调制冷剂的使用与排放量, 若将9.52m m的管径缩减至5m m, 其管容量仅为原来的四分之一, 因此房间空调中使用小管径换热器更有利于空调器达到环境保护的相关要求。
2.2 降低换热管直径对换热器性能的影响
降低换热管直径会使换热管的换热总面积减小, 同时增大管内流体的沿程阻力系数和制冷剂侧的换热系数。增大换热管制冷侧的制冷系数利于提高换热器的换热性能, 但是管内总面积的减小和流体沿途阻力的增加却不利于提高换热器的能效。因此, 运用相关理论, 综合评价小管径换热器的应用对空调综合性能的影响, 进而确定合理的直径是很有必要的。
2.3 降低换热管直径对换热管制造工艺的影响
降低换热管的直径会导致相应的翻边高度降低, 进而使得翅片之间的间距减小, 如此会影响翅片的排水与化霜工作;降价空气侧的流动阻力, 增加其灰尘的积累。因此降低换热器管径后必须对翅片结构进行优化和改进。
另外, 降低换热管的直径会降低换热管的抗压强度, 降低其耐用性, 因此必须采取更为先进的胀管技术才能降低其废品率。
3 小管径换热器应用于房间空调器的优化设计方法
3.1 小管径换热器应用于房间空调器的优化设计理论
由于传统的优化设计方法费时费力且精度不高, 因此现阶段多应用计算机仿真技术进行相关的优化设计工作。运用计算机仿真技术进行小管径换热器应用于空调器的优化设计方法以内部传热理论为理论基础, 通过计算机模拟不同管径下换热器的工作性能, 如此保证了优化设计工作的准确性与快速性。
使用C FD或者N H T等功能软件可以较好的完成小管径换热器的仿真设计工作, 但是由于影响换热器相关性能的因素很多, 此类软件无法十分准确预测换热器的相关性能变化, 因此在多数情况下, 设计工作者会根据一定的算法开发空调器优化设计软件。
3.2 小管径换热器应用于房间空调器的优化设计方法
如图3-1所示为换热器结构简图, 降低换热管直径后, 换热器的相关尺寸参数亦会发生改变, 不同变量与X之间的关系可以使用公式3-1表示。
结合实际情况分析, 受换热器整体尺寸影响可以确定X减小会导致W、H和L数值减小, 并且受制造工艺约束翻边尺寸fp也会减小, 同时pl和pt的数值也会减小, 而过小的翅片尺寸会降低换热器的换热性能, 因此X必然在一定的范围内有最优值。
换热器的材料成本可用公式3-2描述, 其中a与b分别表示铜与铝的单价, Ct和Cl分别为换热器中铜与铝的消耗量。
应用小管径换热器进行房间空调器设计的目的在于在充分降低换热器材料成本的前提下, 保证或者提高换热器的换热性能。
若因为换热器的壳体尺寸限制的原因, 换热器中H、L和W三个参数无法改变, 侧X的优化公式变为3-3, 此种情况下只能针对改变换热器翅片间距大小和换热管数目多少两方面因素进行空调器的优化设计。实际设计过程中一般使用枚举法进行对比分析, 最终得出最优设计方案。
4 结束语
小管径换热器应用于房间空调器的设计的关键是综合分析相关参数的改变对换热器换热性能的影响, 最终通过优化设计方法, 选择最优设计方案。运用计算机仿真技术进行专用程序研发可以准确快速地完成小管径换热器应用于空调器的设计任务。
参考文献
空调换热器 篇5
微通道换热器 (MCHX) 最早出现于电子领域电子元件的散热技术上, 微孔传热可大大提高传热和传质效率。上世纪90年代, 这一技术被扩展应用到汽车空调领域, 其质量轻、换热系数高、耐腐蚀的特点正好满足了汽车空调对于高性能换热器的需求。本世纪初, 美国和韩国的一些研究人员和企业尝试微通道换热器在住宅空调器上的应用, 随着铜矿资源日趋紧张, 铜价一路上涨, 再加上铝矿资源相对丰富, 因此全部采用铝材加工的微通道换热器逐渐引起住宅空调行业的重视, 越来越多的学者和企业投入对这种新型换热器的研究和开发。在国外, 美国的Delphi和York公司最早合作推出采用微通道换热器的住宅空调器产品;在国内, 格力和三花丹佛斯公司合作在2008年也推出了采用微通道换热器的新产品。
二、微通道换热器的主要特点
微通道换热器由微通道扁管、翅片、集流管、连接管等部件通过钎焊、电阻焊等工艺制作而成, 如图1所示。
在结构上其具有如下特点: (1) 结构紧凑, 外形尺寸小, 重量轻, 在相同换热量下体积比铜管翅片换热器体积减小20%以上, 重量减轻15%以上; (2) 换热管与翅片焊接, 消除了接触热阻; (3) 全铝设计环保易回收; (4) 外部连接管路简单; (5) 管内容积大幅减小, 冷媒灌注量同比铜管翅片换热器减小30%以上。
其在性能上具有如下特点: (1) 换热系数h=Nu*k/d (Nu为努塞尔特数;k为导热系数;d为水力直径) 由于扁管水力直径明显的减小得到了显著的提高; (2) 空气侧流阻降低, 风量和风机功率改善, 有利于提高整机能效; (3) 管内微通道冷媒流程减短, 单个微孔的流量减小, 冷媒侧压降大幅降低, 有利于降低整机功率, 提高能效; (4) 抗腐蚀性能更好, 电化学腐蚀影响小。
三、应用中应注意的几个问题
(一) UL认证的耐压要求问题。
配合制冷剂的物理性质, 微通道换热器更适用于使用R410A等工质的压力更高的系统, 在这种系统中应用时, 换热器的耐压能力需满足更高的要求。美国UL认证标准UL 1995对换热器的耐压压力做出了明确要求, 这份标准是目前世界上对空调设备耐压要求最高的。
1.基本要求。换热器须能承受如下三种压力中的大者:一是对风冷机组, 在室外40℃条件下测得的正常工作压力的5倍;二是在室外26.7℃, 风机失效条件下测得的非正常工作压力的3倍;三是5倍标准中按冷媒规定的最小设计压力 (按UL 1995年第4表76.1要求) 。实际测试这三种压力的大者在15.5MPa～17MPa, 按目前生产微通道换热器的工艺水平, 如此高的耐压能力基本都达不到, 实际水压测试显示换热器爆破点集中在集流管、集流管与扁管的焊接处以及铜铝连接管上。在这种情况下, 认证一般采取UL标准中规定的另一种耐压评估方法:疲劳测试。
2.疲劳测试的三个步骤。 (1) 耐水压测试。2个样品, 取以下3个压力值中最大的进行测试, 保压1min。一是倍最大正常压力 (室外40℃测得) ;二是3倍最大非正常压力 (风机失效测得) ;三是3倍最小设计压力 (标准规定) 。 (2) 耐水压测试合格后进行疲劳测试。3个样品, 测试次数25万次。 (3) 测试温度要求。一是连续工作温度不大于124℃的部件, 测试温度应不小于20℃;二是连续工作温度大于124℃的部件, 测试温度应不小于149℃。 (4) 测试周期要求。以下测试峰值谷值保压时间不得低于0.1s。第1个周期, 取以下3个压力值中最大的进行测试, 一是最大正常压力 (室外40℃测得) ;二是最大非正常压力 (风机失效测得) ;三是最小设计压力 (标准规定) 。第2～25万个周期:一是对于承受高压的部件 (比如指冷凝器) , 峰值不小于49℃对应的饱和蒸汽压力, 谷值不大于4.4℃对应的饱和蒸汽压力;二是对于承受低压的部件 (比如蒸发器) , 峰值不小于26.7℃对应的饱和蒸气压力, 谷值为以下区间中取较大的值:0psig～5psig和0psig～-12.2℃对应的饱和蒸汽压力。
(5) 水压测试。疲劳测试合格后, 用于疲劳测试的3个样品需要进行水压测试, 测试压力为以下二者取较大值, 保压1min:一是2倍疲劳测试峰值压力;二是1.5倍设计压力 (铭牌标称压力) 。疲劳测试过程虽然复杂, 但不失为现有条件下成功率较高的认证方法, 推荐采用。
(二) 泄露问题。
阻碍微通道换热器大量推广使用的主要原因之一就是泄露问题, 因为换热器是整体焊接的, 可能的泄露点多, 而且扁管壁很薄, 容易碰伤, 在售后只要产生漏点就很难像铜管翅片换热器一样易于修复, 必须更换整块换热器。笔者对微通道换热器在应用过程中泄露的原因和设计建议总结如下:
1.生产过程中焊漏。微通道换热器通过钎焊炉整体焊接, 钎焊炉的温度控制直接影响焊接质量, 目前世界上生产钎焊炉的厂家质量不一, 也导致了各换热器生产厂家质量不一, 大部分厂家在出厂前会进行氦检全检, 也有少部分厂家采用水检, 再加上运输过程的影响, 整机厂家在最终整机安装前仍应该进行氦检全检, 以防止有漏点的换热器进入整机生产线。另外由于钎焊工艺相对成熟, 随着这种产品的推广, 也建议整机生产厂自建微通道换热器生产线以控制质量。
2.换热器在运输或使用过程中的碰伤泄露。这种泄露的漏点主要集中在扁管上面, 扁管壁厚度一般在0.3mm左右, 铝材又相对较软, 所以容易碰伤泄露。针对这种情况有以下建议:一是运输过程中的包装控制, 换热器之间应有一定间隙并用可重复使用的木箱包装;二是整机上设置可靠的防护结构;三是改善扁管设计, 比如在换热器迎风侧增加壁厚, 如下图2所示;四是设计可靠的补救措施, Delphi和Danfoss公司声称有这方面的补救方案, 但实际使用效果欠佳而未得到推广使用。
3.整机运转过程中的应力破坏泄露。这种泄露主要集中在集流管和铜铝连接管的结合处以及铜铝连接管的折弯处, 主要原因是整机管路设计应力控制失效或者控制不全面。机组在运行过程中, 冷媒在管内高速流动, 会使管路产生振动, 如果没有采取适当的设计消除这种振动, 在折弯或焊接点会因持续振动产生较大的累积应力, 导致管路破裂或者焊点脱漏。这种情况在短时运转时很难发现, 一般是机组运转一段时间后发生。针对这种情况, 一方面是整机设计过程中应对系统管路应力情况进行分析, 利用ansys等软件模拟分析设计存在的失效风险并加以改进以消除累积应力的影响;一方面是改善换热器的铜铝连接管本身的设计和连接管与集流管的焊接设计。如图3是某公司改善前后的对比。另外也有公司在铜管和铝管之间连接一段钢管增强焊接刚度。
4.腐蚀泄露。腐蚀按机理一般分为物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀。微通道换热器中集流管、扁管及翅片采用铝合金, 材料的属性相似, 极大地降低了电化学腐蚀的速率。另外微通道换热器一般采用表面喷锌等涂层处理, 在腐蚀过程中这些涂层首先被腐蚀, 可有效保护合金层, 需要注意的问题是喷涂层的厚度一方面保护合金层, 一方面也会影响换热器的换热系数, 在设计过程中需要取得最佳平衡, 喷涂厚度的均匀性也是质量控制的重点。另外喷涂材料和合金材料的设计也会影响抗腐蚀效果。
(三) 折弯问题。
微通道换热器在应用过程中可能需要折弯, 比较常见的是折90度弯, 一般情况下, 可直接在原铜管翅片换热器折弯机上进行折弯, 不过需要注意以下问题: (1) 折弯回弹程度。微通道换热器在折弯之后回弹程度比铜管翅片换热器小很多, 因此在折弯时需要注意折弯机操作角度, 一般比需求角度大2°左右。 (2) 折弯延伸量。对于需要折弯的微通道换热器, 折弯延伸量必须要考虑, 此项关系到直板长度的确定, 折弯延伸率会因扁管管型以及材料的不同而存在差异, 目前常用的管型和材料单个90度折弯延伸量经验值在12～15mm。为尽量减小折弯延伸量误差的影响, 一般采取在换热器固定支架上开腰形孔的方案。 (3) 折弯半径。传统铜管铝翅片换热器的折弯半径一般在85～98mm之间, 而微通道换热器有些管型和材料设计要求折弯半径扩大到125mm甚至更大, 否则可能导致内部通道挤压变形甚至堵塞和断裂。这种情况下, 要么采购新的符合要求的专用折弯设备, 要么改变管型和材料设计, 使之满足较小的折弯半径。扁管宽度越宽, 所需折弯半径越大, 一般25mm宽的扁管至少需要98mm的折弯半径。
(四) 原材料质量一致性问题。
目前微通道换热器生产厂家对扁管、翅片、集流管等原材料的采购和加工主要有两种方式, 一种是全部找原材料厂家定长采购, 然后厂内组装焊接, 另一种是采购盘料, 在厂内配备扁管切割机, 翅片加工机, 集流管成型机, 清洗机等设备进行二次加工, 无论采用哪种方式, 原材料都是采购的, 目前世界上生产微通道换热器三大主要部件的厂家还比较少, 核心技术主要掌握在海德鲁、萨帕等个别厂家手中, 因而其价格也相对较贵, 其它生产厂家的技术实力都一般, 价格便宜, 这就造成了分换热器生产厂家在原材料引入时的艰难。在目前这种形式下, 空调整机厂在选择微通道换热器供应商时, 一定要核实其原材料的供应途径和质量水平, 在初步推广阶段, 还是建议选择质量一致性相对较好的原材料供应商。也有部分微通道换热器厂家在尝试自己购买铝矿, 发展所有原材料自制, 这是一种可持续发展战略, 但毕竟技术积累还需要一定的过程和时间。
(五) 成本控制问题。
虽然采用全铝设计, 铝成本低, 但是合金铝材的加工以及换热器成型加工成本较高, 由于铜价和铝价也会随世界经济发展形势的变化而波动, 所以实际运用还暂时不能断言所有情况下微通道换热器都会降低成本。经验数据显示, 当铜价和铝价相差在每吨3万元以上时, 大部分情况下微通道换热器都会有成本优势, 另外尺寸越小, 成本优势越不明显, 比如微通道换热器在窗机上的应用可能会更贵一些。因此虽然大趋势是铜矿资源越来越少, 价格会越来越高, 铝矿资源相对丰富, 两者差价会越来越大, 但短期内仍不能盲目的扩大和发展, 这也是目前大部分空调生产厂家都采取局部发展战略的原因。
(六) 积灰问题。
采用微通道换热器的空调产品在运转过程中不可避免的会存在换热器积灰而造成换热器换热性能下降的问题, 目前还没有见到针对这种产品积灰情况下对性能影响程度的实验分析论文或报告。整机厂家可采取机组长期运转后复测性能的方式进行评估, 笔者呼吁微通道换热器生产厂家开展这方面的研究并给出分析报告。
四、结语
本文针对微通道换热器在结构和性能上的特点, 分析了这种新型换热器在房间空调器应用过程中需要考虑的一些问题, 希望能对行业从业者在应用这种换热器的时候提供一些参考, 在大力推广节能减排的国家政策下, 也希望广大空调生产企业和研究人员能发挥这种新型换热器有利于节能减排的特点, 创造出更多高能效, 更环保的空调产品, 为国家节能减排事业做出贡献。
参考文献
[1].陈海辉.微尺度热传导的研究进展[J].南华大学学报 (自然科学版) , 2004, 3
空调换热器 篇6
冬季通风、空调系统新风一次加热的传统做法是用蒸汽或高温水作为热媒, 在没有蒸汽和高温水的工程中, 可采用低温热水 (95~700C) 作为新风一次加热的热媒, 极少数小工程采用电能加热新风。在实际工程中有的通风或空调系统间歇运行, 当系统停止运行后, 新风加热器管内的水停止循环, 由于进风口处蝶阀的热损耗和室外冷空气的渗入, 会使新风加热器内的水因局部温度逐渐降低而冻结, 以至将新风加热器的铜管冻裂, 影响通风、空调系统的正常运行。如果在设计中采用一些方法, 就能够解决这个问题。
1 设计时采用的防冻保温方法
1.1 电加热法:
如图1所示, 为了减少系统停止运行时热量的散失和冷风的渗入, 在进风口处设电动保温蝶阀1, 并在保温蝶阀和电动多叶调节阀3之间设电加热器2, 只要使电动保温阀和电动多叶调节阀之间的空气温度≥5℃, 也就不存在冻坏新风加热器的问题了。
当系统停止运行时, 电动保温蝶阀和多叶调节阀关闭, 电加热器投入运行。电动保温阀和电动多叶调节阀与电加热器连锁控制, 即电动保温蝶阀和电动多叶调节阀开启的同时电加热器关闭, 反之亦然。
电加热器的功率按电动保温蝶阀的耗热量和冷风渗透耗热量之和来考虑。虽然系统停止运行时, 电动保温阀是关闭的, 但保温阀与风管之间总是有一定缝隙的, 而该处又和室内系统相通, 在风压和热压的综合作用下, 会向系统内渗入一定的冷空气量。从热压风压综合作用图2可以看出, 中和面以下楼层的房间是室外空气渗入室内, 距地面越近, 压差越大, 冷风渗透量就越多;中和面以上楼层的房间是室内空气渗出室外。
对于空调机组, 冷风渗透量基本是在中和面以下的楼层越下层渗入越多, 因此, 设于中和面以下楼层的空调机组的电加热器功率需根据保温蝶阀的耗热量和冷风渗透耗热量之和来确定;中和面以上楼层设置的空调机组, 不必考虑冷风渗透耗热量, 仅需根据保温蝶阀的耗热量确定电加热器的功率, 选出比较合适的电加热器即可。
1.2 值班风机法:
如图3所示, 根据计算风量在进风道上的电动保温蝶阀1和电动多叶调节阀3之间设一条取风管道引至机房外室内走廊, 在取风管道上设置一台值班风机2和电动蝶阀6, 并与电动保温阀和电动多叶调节阀连锁控制, 通风空调系统停止运行时, 电动保温阀和电动多叶调节阀关闭, 打开电动蝶阀, 值班风机启动运行, 抽取走廊的空气 (设计时将此部分耗热量在供暖时补入走廊) 送入电动保温阀与电动多叶调节阀之间, 使该处温度保持在50C以上, 送入电动保温阀与电动多叶调节阀之间的风量, 由电动多叶调节阀和风管之间的缝隙进入空调机组内, 即可防止新风加热器被冻坏。
2 运行中采取的措施
在运行中采取一些措施, 也可以防止新风加热器被冻坏。比如, 在运行时, 首先开启热水阀门, 使热水通过加热器, 当供、回水温度接近时, 再打开电动保温阀, 开启通风或空调机让冷空气进入, 这样可以防止加热器因冷风涌入而过冷冻坏。当系统停止运行时, 先关空调机、电动保温阀和空调机入口的调节阀, 然后再关闭热水阀门, 同时让电加热器或值班风机投入运行。
3 结论
上述新风加热器防冻方法适用于冬天间歇运行的通风、空调系统。
参考文献
[1]GB50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范[S].