雙正弦波片型表冷器的設(shè)計(jì)

陳文煜　姚如生

摘要：文章介紹了一種Φ12.7管新型雙正弦波表冷器的設(shè)計(jì)以及與傳統(tǒng)Φ16管表冷器的對(duì)比，并通過實(shí)測(cè)來驗(yàn)證Φ12.7管新型雙正弦波表冷器在特定條件下的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)淺析這種新型表冷器在大溫差空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品中的應(yīng)用。

關(guān)建詞：新型表冷器；表冷器設(shè)計(jì)；雙正弦波片

中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）17-0022-02

1 概述

在當(dāng)今的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，廠家的生命力完全是靠產(chǎn)品的高性價(jià)比來支撐，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低產(chǎn)品成本是廠家制勝的手段。對(duì)于要求換熱量較小的空調(diào)設(shè)備，在機(jī)組高度受限定、又不能改變換熱器迎風(fēng)面積的情況下，采用傳統(tǒng)Φ16管波紋型表冷器的制作成本高。為降低成本，開發(fā)一種Φ12.7管雙正弦波片型表冷器來適應(yīng)這類空調(diào)機(jī)組，同時(shí)在主導(dǎo)節(jié)能產(chǎn)品的潮流中，研發(fā)大溫差換熱器是一門課題，此類新型表冷器適合于大溫差空調(diào)系統(tǒng)，在節(jié)能產(chǎn)品中有很大的開拓空間。

2 表冷器的設(shè)計(jì)

在空氣處理機(jī)設(shè)計(jì)方案中常見到“機(jī)組的高度有限定（受機(jī)組安裝空間限制），機(jī)組的截面風(fēng)速有規(guī)定（≤2.5m/s），機(jī)組的換熱量比較小”的情況。若采用傳統(tǒng)Φ16管表冷器匹配，雖經(jīng)調(diào)整水流程，但水流速仍然較低（<0.8m/s），表冷器最佳的水流速范圍為0.8～1.6m/s，因流速低，表冷器的換熱效果差，單位冷量的制作成本高，同時(shí)管路也有可能因流速低而容易沉積雜質(zhì)，從而影響換熱器的換熱性能。對(duì)于這種型式的機(jī)組，如何在不降低表冷器性能的前提下降低其制造成本，只能從有效提高表冷器管路中的水流速、改變鋁翅片的結(jié)構(gòu)形式來提高表冷器的換熱系數(shù)。

（1）翅片的改型，有些廠家是采用沖縫片來提高換熱效果，但這種結(jié)構(gòu)的表冷器容易積灰且難以清除，不宜采用；采用雙正弦波片型翅片不但能有效地提高表冷器的換熱系數(shù)，同時(shí)能防止積灰，適合選用。

（2）改變銅管管徑，采用小徑管Φ9.52銅管做表冷器管路，水流速得到提高，換熱效果好，但管徑太小稍微結(jié)垢就容易堵塞，使用壽命短，也不宜采用；采用徑管Φ12.7銅管做表冷器管路，既能提高水速，又不易結(jié)垢，有效地提高了表冷器的換熱系數(shù)，適合選用。

因此新型表冷器的設(shè)計(jì)方式定為：把原表冷器銅管Φ16×0.5mm、鋁箔δ0.15mm（波紋型），改為銅管Φ12.7×0.41mm、鋁箔δ0.115mm（雙正弦波片型）。

3 換熱性能的驗(yàn)證

（1）以吊頂式空氣處理機(jī)KCD04為樣機(jī)，試制Φ16管表冷器和Φ12.7管表冷器做性能對(duì)比試驗(yàn)，其中新型表冷器以片距為2.5mm和2.12mm各做一件。三件表冷器分別用A、B、C表示：表冷器A——Φ16×0.5銅管，鋁片厚度δ0.15mm，片距2.5mm，波紋型翅片；表冷器B——Φ12.7×0.41銅管，鋁片厚度δ0.115mm，片距2.5mm，雙正弦波片型翅片；表冷器C——Φ12.7×0.41銅管，鋁片厚度δ0.115mm，片距2.12mm，雙正弦波片型翅片。

（2）驗(yàn)證結(jié)果，經(jīng)公司測(cè)試中心檢測(cè)，三件表冷器冷量均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，并且新型表冷器比傳統(tǒng)表冷器的換熱效果更好（見表1）：

三個(gè)表冷器在標(biāo)準(zhǔn)工況下，當(dāng)名義風(fēng)量4000m3/h，水溫差5℃時(shí)，實(shí)測(cè)冷量均大于本公司空氣處理機(jī)樣本值；表冷器換熱效果依次為AB>C。表冷器B換熱量比表冷器A增加4.5%，阻力增加4.7%；表冷器C換熱量比表冷器A增加10.8%，阻力增加20%。

按空氣處理機(jī)樣本標(biāo)定值，KCD04表冷器標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷量為27.7kW，按國(guó)標(biāo)要求，機(jī)組實(shí)測(cè)供冷量應(yīng)不低于額定值的93%，即在標(biāo)準(zhǔn)工況下，KCD04的實(shí)測(cè)供冷量只需27.7×0.93=25.77kW，即可滿足國(guó)標(biāo)要求。對(duì)于表冷器B，在標(biāo)準(zhǔn)工況下，當(dāng)風(fēng)量為4034m3/h，水溫差5℃，水流速1m/s時(shí)，制冷量為30.34kW，比國(guó)標(biāo)下限值25.77kW大15.1%；同樣，表冷器C制冷量為32.1kW比國(guó)標(biāo)下限值大24.6%。

基于上述兩點(diǎn)，表冷器A除具有阻力低的優(yōu)勢(shì)之外，冷量和成本均不如其他兩種；表冷器C雖然冷量最大，但阻力也最大，同時(shí)因片距小所耗的鋁片也比表冷器B多，綜合考慮表冷器的冷量、風(fēng)阻和成本，表冷器B較為理想。至于表冷器B雖比表冷器A阻力稍大，因其冷量高于國(guó)標(biāo)值15%，可通過調(diào)大片距來降低風(fēng)阻，材料成本也可再降低。

4 新型表冷器在未來產(chǎn)品中的作用

在能源日趨緊缺的今天，產(chǎn)品的節(jié)能是永恒的主題，大溫差換熱器是節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)的課題之一。據(jù)相關(guān)資料介紹：空調(diào)冷凍水系統(tǒng)和冷凍水的輸送用電量約占總用電量的23%左右，因此水系統(tǒng)節(jié)能十分重要。在常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中，冷水供、回水溫差為5℃（7℃/12℃）；而大溫差系統(tǒng)的冷水溫差為8℃～10℃。由于冷水溫差加大，相應(yīng)的水量、水泵容量、水系統(tǒng)管道管徑、水閥口徑都可減小，工程初投資和運(yùn)行費(fèi)也隨之降低，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，設(shè)備初投資可降低5%～10%，年運(yùn)行費(fèi)可降低30%～50%。新型Φ12.7管表冷器的特性非常適應(yīng)于大溫差空調(diào)系統(tǒng)。

（1）表冷器的換熱性能，由于大溫差換熱器的進(jìn)出水溫差比常規(guī)大，若采用傳統(tǒng)Φ16管表冷器，會(huì)因水流速下降，導(dǎo)致表冷器換熱能力下降，這樣得不償失。采用Φ12.7管表冷器，在相同的水量下，能有效提高水速和換熱系數(shù)，從而提高表冷器的換熱能力，真正達(dá)到節(jié)能的目的。

（2）表冷器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，新型Φ12.7管表冷器采用雙正弦波片型翅片，不易積灰；表冷器水流速控制在0.8～1.6m/s以內(nèi)，管道不易結(jié)垢。這樣的換熱器使用壽命長(zhǎng)，是節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)具備的特征。

因此新型表冷器適合于大溫差空調(diào)系統(tǒng)，在節(jié)能產(chǎn)品中有很大的使用前景。

5 結(jié)語

新型Φ12.7管表冷器比傳統(tǒng)Φ16管表冷器的制造成本大幅度降低24.8%，并且換熱效果更好，優(yōu)于預(yù)期目標(biāo)。

新型Φ12.7管表冷器適合用于做節(jié)能型大溫差空調(diào)系統(tǒng)的換熱器。

參考文獻(xiàn)

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