从设计和生产工艺两方面阐述了影响风机盘管换热器传热性能的主要因素.docVIP

什么原因影响风机盘管换热器传热性能？摘要:从设计和生产工艺两方面阐述了影响风机盘管换热器传热性能的主要因素,针对风机盘管机组在运行 中换热器的常见问题,分析原因并提出了相应的解决措施。关键词:风机盘管;技术发展;换热器;传热1　引言风机盘管机组(风机盘管)是空调领域末端设备中量大面广的应用产品。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,以及应用上明显的优势,风机盘管在全国各地居住建筑和公共建筑中得以广泛采用,而且近年来它在技术上发展很快使空气-水系统更加具有生命力。换热器(盘管)作为风机盘管机组实现热量交换的核心部件,其传热性能的好坏直接影响到机组的效率和成本。风机盘管的换热器属于整体串片肋片管式热交换器,多采用铜管套铝片的结 构,铜管的管径、管间距、管排数,肋片的片型、片间距以及迎面风速和涨管、清洗工艺等将直接影响盘管的换热性能。在实践应用中,机组出现的如冷量不足、能耗偏大、运行后风量减小等问题大都与换热器有关。为此,本文从设计和生产工艺两个方面,对风机盘管换热器传热性能的主要 影响因素作了初步探讨,供有关人员参考。2　影响传热性能的设计因素分析强化传热一直是国内外热交换器设计的主要方向。提高风机盘管换热器传热性能的主要措施是提高空气侧对流换热能力。其中主要的一项工作是对肋片型式及肋片材料的改进;另一项工作是热交换器的管排数以及肋片间距等结构参数的 研究。2. 1　肋片型式换热器肋片型式不同,传热效果就会不同。 为了提高传热性能,近年来风机盘管换热器的肋 片型式有了很大发展,目前除平板型外,还有波纹 片、冲缝型肋片等。干工况下,迎面风速为2. 5~ 3. 0m/s时,波纹片的换热性能可比平片高出 25%左右;而冲缝型肋片比波纹片的表面传热系 数可高出60%[1]。波纹片、冲缝型肋片与平片相 比,增加了气流的紊流度,提高了空气侧的对流换 热系数。但是在获得好的热交换特性的同时,不 可避免地增加了空气流动阻力和动力消耗。尤其 是冲缝型肋片,在湿工况时,冷凝水易聚积在条缝 间,造成风量明显减少。而且,条缝片容易被积尘 堵塞,长期运行后,堵塞情况会更严重,使冷量大 幅度下降。因此提高冲缝型肋片换热效率的关键 在于减小其空气阻力。由此可见,新的肋片型式 虽然可以使机组结构更为紧凑,但也有不足之处, 设计时要结合风机盘管在空调系统中的工况条件,将换热与阻力损失全面考虑。2. 2　肋片间距肋片间距是影响换热器传热面积和结构尺寸的直接因素,还关系到风机盘管运行时的风侧压力损失。较小的肋片间距虽然增大了换热器的外表面积,但同时会使得风侧阻力加大。图1给出同样规格的波纹片换热器在迎面风速为2. 5m/ 时不同片距对应空气阻力的比较分析,可见随着肋片间距的减小,阻力则逐渐增加,湿工况下这种影响会更加明显。有些产品为了安全起见通过减小肋片间距而增加换热面积,这样做除了造成浪费材料以外,还 可能会降低机组的实际换热量。如图2所示,在 给定的换热器尺寸和风机运行曲线下,压力损失 的提高必然会引起空气流速的降低,并使空气与 肋片壁面之间的传热温差减弱,这样冷量不但不增加反而会有减少的趋势[2]。合理的片距正是综合了热交换面积和空气侧换热系数这两方面的 因素而确定的。此外,不同的片型配有合理的片距才能得到较大的供冷量和风量[3],否则将是不经济的。2. 3　管簇排数保证传热面积的同时,机组的换热器可以采用不同的排数。常见的有2排和3排, 2排多用于小型号的机组,较大的机组也有采用4排和6排的。虽然增加排数能增加换热器的接触系数, 但是排数的增加也将使空气阻力增加。而且排数过多时,后面几排还会因为水与空气之间温差过小而减弱传热作用,所以排数也不宜过多。另外排数对换热器的维护与寿命影响也较大,通常排数超过6排就会妨碍清扫工作。国内曾对风机盘管机组进行过改进设计,机组结构尺寸不变,所配风机及电机型号不变,仅将热交换器由3排改为2排。实验结果显示空气阻力约降低30%[4],而且可以通过增加的空气流量来保证机组供冷量符合标准要求。可见, 2排管 热交换器传热系数大、风侧阻力小,而且大幅度减少了原材料的投入,这样就为某些型号的风机盘管向小型化和轻型化发展提供了可能性。2. 4　迎面风速对于风机盘管机组来说,低的迎面风速虽能提高换热器的接触系数,但对传热性能总的影响不大,设计风速过低还会引起产品尺寸和初投资的增加。在实际工作中,往往把湿工况下热交换器的传热系数整理成以下的经验公式:式中υy是迎面风速,w表示管内水流速,ξ是析湿系数,A、B、P、m、n是由实验得出的系数和指数[5]。由式(1)可见,当其他条件不变时,提高υy会加大换热器的传热系数。这是因为风速的提高增加了空气的湍动程度,增大