扁管换热器在空调上的应用研究

阮永基

摘 要：扁管冷凝器是一种新型高效紧凑式换热器，其在家用空调器中的应用有很多优点。本文研究了扁管换热器在空调上应用的特点及可行性。通过扁管换热器对比实验，采用扁管换热器可以在保持性能不变或者提高的前提下，性能效率提高。

关键词：家用空调器；扁管；冷凝器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.036

1 前言

换热器是空调系统研究的前沿课题之一。它的换热效率，不仅直接影响制冷性能，而且对降低整个空调系统的体积和质量、节约原材料都有决定性意义。因此，要求开发出结构紧凑、质量轻的高效换热器是其发展的趋势，为此，开展了换热机理的研究，开发新材料，新工艺的研究开发了许多强力高效的换热器。扁管换热器就是其中一种，该换热器的迎风面尺寸明显小于管片式的圆管，迎风面积小，形状阻力低，能大大减小管后尾迹区面积，强化风侧换热，减小空气阻力，换热系数高，热阻小，但同时流动阻力较圆管大得多。由于扁管换热器具有较高的换热能力和较高的性价比，目前一些空调厂商都在尝试在空调中使用扁管换热器。

2 研究过程及内容说明

为能对平行流换热器制冷和制热效果做初步摸底，试验结果和原来管片式换热器系统进行比较。在项目的研究过程中，首先是测试了某空调KF-26GW/Y-E2（E2）铜管换热器的能力和能效比，并在该样机上换上扁管换热器，从取得性能数据和成本进行对比分析。

圆管和扁管结构对比和测试性能，对比结果和过负荷的情况如下表所示：

实验室的实验数据表明，实测的制冷量、能效比和输入功率方面上，室外机用扁管冷凝器的在制冷量和能效比方面都比室外机用圆管冷凝器的大，而输入的功率却变小了，总得来看，采用扁管冷凝器的空调系统在这三个主要的方面上都要优于采用圆管冷凝器的空调系统上。

3 扁管换热器理论研究

对比其他研究机构的方法基础上，对扁管冷凝器熱力性能进行了理论和试验分析，得出了影响扁管式冷凝器热力性能的因素，并提出了优化扁管冷凝器热力性能的措施，为扁管冷凝器的优化设计提供了理论参考。

3.1 模拟演算结果及分析

通过仿真模拟，获得扁管侧空气侧换热和流动性能参数的变化和分布情况。以下是模拟计算的结果以及结合换热器的结构特点进行的分析讨论。目前，扁管式冷凝器是从圆管式冷凝器演变而来的，增加了空气侧换热系数，而空气侧压力降减少，起到了强化传热的作用。

3.1.1 空气侧性能随着风速的变化（表2参数不变）

改变风速，扁管压力降比圆管式小，两种冷凝器压力降都随着风速的增加而增加，扁管换热系数比圆管换热系冷凝器换热系数比圆管式冷凝换热系数大。表明了扁管式冷凝器增加了换热系数大，换热效果更好，而空气侧压力降减少。两者都随着风速增加而增加，表明增加迎面风速，可以提高换热系数。

3.1.2 空气侧性能随着片距的变化（表2参数不变）

在风速时，改变扁管冷凝器的片距，随着片距增加压力降和换热系数都减少。

3.1.3 空气侧性能随着管距的变化（表2参数不变）

在风速时，改变扁管冷凝器的管距，随着片距增加压力降和换热系数都减少。

3.1.4 空气侧性能随着气流方向深度的变化（表2参数不变）

在风速时，改变扁管冷凝器的气流方向深度，随着气流方向深度增加压力降和换热系数都增加。

3.2 总结

（1）扁管换热器的换热系数换热系数大，而空气侧压力降减少，所以扁管式换热器能强化换热；（2）使用扁管换热器，提高风速，能显著地强化传热；（3）采用小片距的扁管换热器，能增强换热系数；

（4）采用小管距，能提高换热系数，但是成本增加，采用经济管距成为必要；（5）缩短流动方向深度，传热系数衰减较小，所以采用较短气流方向深度是可行的。

4 结论

扁管是换热器发展的一个趋势，有的空调已经小批量生产，可见它的前途广阔。性能不变或者提升，并且现有技术可以大批量生产，应用扁管换热器降低成本提高产品的技术含量和竞争力。应用扁管换热器不需要对现有的工艺进行重大的进行，即可生产。投入少，回报大，意义重大。

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