探析內(nèi)置長笛型套管一次節(jié)流深度對微通道蒸發(fā)器房間空調(diào)器性能的影響

張萬新

（江蘇知民通風(fēng)設(shè)備有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

微通道換熱器的性能優(yōu)化對提高房間空調(diào)器的整體性能有著舉足輕重的作用，一直是國內(nèi)外人員的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。微通道換熱器作為冷凝器的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟，然而，在作為蒸發(fā)器使用時(shí)，由于進(jìn)入微通道蒸發(fā)器的制冷劑往往處于氣液兩相狀態(tài)，所以在微通道內(nèi)會出現(xiàn)制冷劑分配不均的現(xiàn)象。國內(nèi)外相關(guān)人員對此已做了大量的研究，并取得了一定的成果。用微通道蒸發(fā)器替代翅片管蒸發(fā)器，制冷系統(tǒng)的控制系統(tǒng)方面并不需要較大的改動，為微通道換熱器的替代提供了可行性。通過水—空氣模擬兩相狀態(tài)的制冷劑，對比平行、標(biāo)準(zhǔn)和垂直3 種結(jié)構(gòu)微通道分液管對微通道蒸發(fā)器內(nèi)兩相流分流效果的影響，表明在大多數(shù)情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的微通道分液管最有利于制冷劑在微通道內(nèi)部的分流。通過空氣與水研究微通道蒸發(fā)器進(jìn)口分液管內(nèi)套管不同開口方向?qū)上嗔髟谖⑼ǖ乐械姆峙涞挠绊懡Y(jié)果表明，開口方向?qū)χ评鋭┑姆峙鋾a(chǎn)生影響，選取適合的開口方向有助于提高制冷劑的分配效果。

圖1 試驗(yàn)樣機(jī)原理圖

對于微通道蒸發(fā)器的內(nèi)置長笛型分液管的開口方向?qū)χ评鋭﹥上嗔髟谖⑼ǖ勒舭l(fā)器扁管中的分液影響的研究，目前僅限于采用空氣與水代替制冷劑氣液兩相的近似研究，對于制冷劑在這種裝配方式上節(jié)流深度對機(jī)組性能影響的研究基本沒有，因此本文將通過樣機(jī)實(shí)例試驗(yàn)研究對蒸發(fā)器的內(nèi)置長笛型分液管的一次節(jié)流深度對微通道蒸發(fā)器房間空調(diào)器的影響進(jìn)行研究，分析一次節(jié)流深度對蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差、平均蒸發(fā)溫度、過熱度、過冷度、輸入功率和能效比的影響，得出最佳一次節(jié)流深度。

1 試驗(yàn)樣機(jī)及其測試過程

1.1 試驗(yàn)樣機(jī)

本文中的試驗(yàn)樣機(jī)為微通道房間空調(diào)器，試驗(yàn)樣機(jī)裝置圖如圖1 所示。

1.2 試驗(yàn)方案

一次節(jié)流深度的試驗(yàn)研究是在名義制冷工況下進(jìn)行的，即室內(nèi)側(cè)干濕球溫度分別控制在27℃和19℃，室外側(cè)干濕球溫度分別控制在35℃和24℃，依據(jù)GB/T 7725-2004 房間空氣調(diào)節(jié)器國家標(biāo)準(zhǔn)中的測試方法進(jìn)行樣機(jī)的性能測試。

2 分析與討論

2.1 一次節(jié)流深度對微通道蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差的影響

隨著節(jié)流閥（一次節(jié)流）的開口增大，即一次節(jié)流深度的降低減小，蒸發(fā)器進(jìn)口壓力不斷增大。此時(shí)，制冷劑循環(huán)量增大，流動阻力增大，蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差隨之增加，蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差隨進(jìn)口壓力的增大而增加。而當(dāng)節(jié)流閥（一次節(jié)流）的開口減小，一次節(jié)流深度增加大，蒸發(fā)器進(jìn)口壓力降低。然而，蒸發(fā)器進(jìn)口壓力的降低幅度大于蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差減小的幅度，整體的平均蒸發(fā)壓力仍然會呈現(xiàn)下降趨勢。

2.2 一次節(jié)流深度對微通道蒸發(fā)器平均蒸發(fā)溫度的影響

隨著節(jié)流閥（一次節(jié)流）開口增大，一次節(jié)流深度減小，蒸發(fā)器進(jìn)口壓力增大，平均蒸發(fā)溫度也不斷增大，反之則相反。因此可以得出，對平均蒸發(fā)溫度而言，蒸發(fā)器進(jìn)口的制冷劑壓力相對于蒸發(fā)器進(jìn)出口的制冷劑壓差起主導(dǎo)作用。

2.3 一次節(jié)流深度對微通道蒸發(fā)器出口過熱度的影響

蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度隨蒸發(fā)器進(jìn)口壓力的增大而降低。這是因?yàn)殡S著節(jié)流閥（一次節(jié)流）的開口增大，一次節(jié)流深度減小，制冷劑循環(huán)流量增大，蒸發(fā)器有效傳熱面積需求增大，可用于過熱的傳熱面積減小而造成的。

2.4 一次節(jié)流深度對試驗(yàn)樣機(jī)制冷量、輸入功率和能效比的影響

隨著節(jié)流閥（一次節(jié)流）開口增大，一次節(jié)流深度減小，蒸發(fā)器制冷量和能效比均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，峰值出現(xiàn)在蒸發(fā)器進(jìn)口壓力為1000kPa 附近。當(dāng)節(jié)流閥（一次節(jié)流）開口較小時(shí)，一次節(jié)流深度較大，蒸發(fā)器進(jìn)口的壓力較小，加之主要由長笛型分液管的分流小孔的二次節(jié)流作用，而形成的蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差，造成平均蒸發(fā)壓力較低，制冷量較低，圖3 中體現(xiàn)為蒸發(fā)器進(jìn)口壓力在1000kPa 以下的部分。隨著節(jié)流閥（一次節(jié)流）的開口增大，一次節(jié)流深度降低，蒸發(fā)器進(jìn)口壓力增大，平均蒸發(fā)壓力提高，加之蒸發(fā)器進(jìn)口處的制冷劑干度降低，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的分配均勻性提高、制冷量提高。隨著一次節(jié)流深度繼續(xù)降低，平均蒸發(fā)壓力繼續(xù)提高，制冷劑循環(huán)量增大，過熱度持續(xù)減小，導(dǎo)致壓縮機(jī)性能衰減，制冷量減小，在圖2 中體現(xiàn)為蒸發(fā)器進(jìn)口壓力在1000kPa 以上的部分。

圖2 一次節(jié)流深度對制冷量、輸入功率及能效比的影響

3 結(jié)語

對于內(nèi)置長笛型分液管的微通道蒸發(fā)器房間空調(diào)器來說，需要注意調(diào)整一次節(jié)流的最佳節(jié)流深度表現(xiàn)為蒸發(fā)器進(jìn)口壓力為1000kPa 附近，充分考慮長笛型分液管開孔的二次節(jié)流作用。此時(shí)，試驗(yàn)樣機(jī)的制冷量和能效比達(dá)到較大值，同時(shí)蒸發(fā)器出口的過熱度也在合理范圍內(nèi)。