冷凝器强制通风位置对换热能力影响的研究

王 旭， 姚军平， 秦 红， 陈凤云， 平永亮， 叶 航， 刘永强

（麦克斯（保定） 汽车空调系统有限公司， 河北保定 071000）

冷凝器是汽车空调系统中的核心部件之一， 其作用是将由车内吸收的热量通过冷凝器释放到空气中， 从而实现对车内空气降温的目的。 由此可见冷凝器的换热能力高低对整个系统的制冷能力起着至关重要的作用， 而冷凝器通常被安装在机舱前端，此处受整车设计的影响， 冷凝器的尺寸被限制在一定范围内， 从而使冷凝器最重要的设计参数——换热面积被限制， 若不加以处理弥补， 就会使整车在高热负荷的工况时出现制冷效果差的问题。 通常采用在冷凝器前端加装电子扇的方式弥补此影响。 但目前电子扇的安装位置没有细致的研究， 仅仅只是考虑其可安装性而已。 为了研究对冷凝器不同位置进行强化通风后对换热性能的影响， 本试验将冷凝器分成8个区域， 分别对这8个区域进行等风量的强制通风， 测得对应的换热量， 经过分析对比， 最后得出对冷凝器哪些部分进行强制通风， 其效果最为明显的结论。

1 试验模型

1） 选取我司某车型的三流程冷凝器做为试验模型。 冷凝器的具体参数如表1所示。

2） 为测定冷凝器不同位置进行强化通风对性能的影响， 将冷凝器分成8个区域 （图1）， 其中1#～4#区域在冷凝器的第一流程， 5#、 6#在冷凝器第二流程， 7#、 8#在冷凝器第三流程。

3） 制作一个出风口尺寸为40×250 mm的强化通风装置 （图2）， 为冷凝器不同的区域进行强制通风。 强制通风装置的鼓风机风量固定为570 m3／h。

表1 冷凝器具体参数

2 试验工况

1） 本试验按照冷凝器性能试验台工况进行，具体如表2所示。

表2 试验工况

2） 试验中分别对图1中的8个区域进行强制通风， 测出相应的冷凝器换热量。

3 试验结果及分析

在冷凝器迎面风速为4.5 m／s时， 分别对8个区域进行强制通风后， 其换热量测试结果如图3所示。

由图3可知， 在给冷凝器的1#、 2#， 7#、 8#区域强制通风时， 对其换热量的提升效果最为显著， 其他各区域强制通风后， 对换热量影响很小。

在冷凝器迎面风速为6 m／s时， 分别对8个区域进行强制通风后， 其换热量测试结果如图4所示。

由图4可知， 同样在给冷凝器的1#、 2#， 7#、 8#区域强制通风时， 对其换热量的提升效果最为显著， 其他各区域强制通风后， 对换热量影响很小。

通过上述试验结果可知， 在不同的冷凝器迎面风速下， 都是给1#、 2#， 7#、 8#区域强制通风对换热量的影响最为显著。 其原因为： 1#、 2#区域为制冷剂刚进入冷凝器的区域， 此时制冷剂还没有液化相变， 此时的换热为显热换热， 对温差比较敏感。 同理， 7#、 8#区域为冷凝器过冷段， 此时的制冷剂已完全相变为液态制冷剂， 换热同样为显热换热， 对温差敏感。 而3#、 4#、 5#、 6#区域内， 制冷剂在由气态转化成液态的过程中， 此时发生的主要是没有温度变化的潜热换热， 对温差不敏感， 所以对这部分区域强制通风效果不明显。

同时， 对比1#、 2#， 7#、 8#区域的影响程度， 1#、2#区域的换热量明显高于7#、 8#。 这样就可以得出结论， 要通过增加强制通风装置提高冷凝器换热量，其安装位置应在冷凝器的单向流区域， 并且尽可能地安装到温差较大的区域。

4 结论

通过分别对冷凝器的8个区域进行强制通风后的换热量测试对比， 得出以下结论。

1） 通过强制通风能够提高冷凝器的换热能力。

2） 通过强制通风的方式提高冷凝器换热能力，其通风的位置尽量选择在冷凝器的单向流区域， 对冷凝器的双向流区域进行强制通风效果不明显。

3） 在强制通风区域选择时， 应着重考虑单向流区域的温差情况， 将主要风量用在温差最大的区域， 即冷凝器的进口处附近， 效果最为明显。

4） 在冷凝器安装布置时， 应考虑将冷凝器进口处放置在整车进风格栅通风良好的位置。