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摘要：近年来，翅片管式换热器与微通道换热器腐蚀问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了翅片管换热器模型的建立与计算，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其分析计算结果问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：翅片管式换热器；微通道换热器；腐蚀；对比
1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，翅片管式换热器与微通道换热器腐蚀对比的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对翅片管式换热器的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2概述
随着科技、工艺的发展和能源的短缺，工业对换热器的依赖性越来越大，要求换热器设备紧凑、高效、轻巧，这促使人们去研究新型高效换热器，其中翅片管换热器是人们研究得最多的高效换热器之一。经过多年的发展，翅片管换热器的管外翅片由无缝平直翅片发展成波纹翅片、百叶窗式翅片、开孔翅片，开缝翅片等多种高效形式。相关学者对开缝翅片进行了一些研究。蒋翔、李晓欣等人分析了在不同应用条件下翅片管的应用情况，并给出了应用结果，为翅片管换热器的应用方法提供了借鉴[1];徐百平、吴清鹤等人建立了双缝翅片管翅式换热器三维物理模型，对换热器内的流动与传热进行了数值模拟研究。结果表明，双缝片可使传热提高22.7%～42%[2];Ju-SukB、JinhoL等人通过安排翅片位置和改变翅片特性来研究翅片造成的压力降和传热特性，分别研究了百叶窗式翅片、双边开缝翅片、单边开缝翅片和无缝翅片的JF因子[3]。本文主要是通过对翅片管换热器进行模拟计算，研究其开缝形式和开缝大小对流动和换热性能的影响，最终确定合适的开缝翅片形式。
3翅片管换热器模型的建立与计算
3.1确定模型
本文所研究是某款空调室外机所用的翅片，所选用的翅片管式换热器初始结构参数。
管束采用叉排形式，且成等边三角形分布，任一相邻两管的间距为25mm，管外径9.52mm，管壁厚1.2mm，翅片厚1mm，翅片间距为3mm。模型构建及数值模拟的部分。
3.2分析计算模型的类型
本文主要对五种翅片开缝形式的翅片进行模拟计算，包括无开缝形式、三角开缝形式、横条开缝形式、竖条开缝形式和横竖条混合开缝形式
3.3定解条件的设设置
为了进行流体换热情况和流动阻力的模拟，选中Models中的能量方程求解器。设置管材料选为铜，其热边界条件设置为Coupled;设置翅片材料为铝，根据空调制冷量定管内热流量，热流密度为4483.64W/m2;设置进口为质量进口，进口流量为0.00030625kg/s，空气进口温度为293K。采用标准k-ε模型进行数值模拟，求解方法选用SIMPLE方法，依次对各个模型进行数值模拟，计算至收敛，最后保存项目。
4分析计算结果
在计算结果收敛的基础上，对其中形式的翅片形式进行换热与流动的分析。各形式翅片的模拟结果如下：
平滑无缝翅片，压降为25.962Pa，管壁温度为300.89K;三角形开缝翅片，压降为25.141Pa，管壁温度为298.57K;横条开缝翅片，压降为37.891Pa，管壁温度为297.63K;竖条开缝翅片，压降为24.814Pa，管壁温度为297.83K;横竖结合的开缝，压降为32.936Pa，管壁温度为297.69K。
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4.1各种开缝方式的换热情况对比
从模拟结果不难看出，由于翅片开缝，对空气流动的边界层有所破坏，换热效果都得到了不同程度的加强，相比无缝翅片，其管外壁温度都有明显的降低。三角形开缝翅片的换热效果不如条形开缝效果好;横条开缝形式的换热效果和竖条开缝形式换热效果比较接近。
4.2横条开缝方式和竖条开缝方式的对比
从模拟结果的数据可以看出，当空气经过横条开缝时，具有较大的压力降，说明横条开缝较竖条开缝对空气流动产生的阻力更大。横条开缝方式的管道的迎风面处的压力梯高于竖条开缝方式。这也是横条开缝方式的压力降高于竖条开缝方式的原因之一。同时也证明了管间的竖条开缝，具有一定的导流作用，能一定程度上降低空气对后排管排的冲刷作用，分散冲向后排管排的空气。
而横竖结合的开缝方式，其两管排间的横向开缝又影响了这种导流作用，使得换热器的压力降较单纯的竖条开缝又有所升高。但是从数据对比上来看，它还是比单纯的横条开缝的方式具有更小的压力降，说明这种导流作用还是起到一定效果的。
4.3无缝翅片、三角形开缝翅片以及竖条开缝翅片的研究
从研究得知三角形开缝和竖条开缝方式的进出口压降甚至比无缝翅片所造成的压降还要低。这是因为无缝翅片换热器的压降主要是由于叉排管束间空气流动方向变化产生的局部阻力。
三角形开缝方式和竖条开缝方式，使空气在到达管道迎风面前产生一个导流作用，分散了空气，减弱了空气对管道的冲刷。从总体来看，反而这两种开缝方式产生了更小的阻力压降，并且还加强了空气的换热。
5结论
（1）横条开缝较竖条开缝方式具有较大的压力降，对换热效果的提高程度高于竖条开缝，但是提升效果有限，总体上看，还是竖条开缝方式最佳。
（2）竖条开缝和三角形开缝方式具有一定的导流作用，能减小后排管排迎风面处的压降，从而降低整个换热器的压降。
（3）推荐选择的最佳翅片开缝方式为竖条开缝方式。
对于个别家用空调器，当除霜结束时，换热器上留有极少微霜没有化完，可以通过增加系统冷媒充注量及调节节流参数来改善。增加系统冷媒充注量，主要是为了增加除霜过程中的制冷剂循环量及增加系统运行时的蒸发压力和冷凝压力，除霜过程中，系统的冷凝压力越高越有利于除霜。但增加冷媒充注量的同时需要结合制热运行情况，冷媒充注过多，制热时可能导致室外侧换热不充分，制冷剂不能完全蒸发，从而使得外侧换热器更容易结霜。制热运行时间变短，频繁出现除霜，进而影响用户使用的舒适性。
节流参数的调整，主要是考虑增加除霜时系统中冷媒的循环量，从而改善除霜效果。对于电子膨胀阀节流系统可以通过调节设定参数来实现，对于毛细管节流系统，除考虑除霜效果外，还需要考虑毛细管参数的改变是否会影响常规制冷、制热的运行效果，最终需要经过实验进行验证确认。
除以上方法外，还可通过调整空调器控制程序来实现。缩短制热运行周期，从而使的除霜开始时间提前，如此空调器在运行过程中会出现频繁除霜动作，需要进行详细的实验验证。
结合理论通过实验分析，研究结果表明合理的换热器制冷剂流路，以及换热器分气、集液方式对除霜效果有较大改进。该结果可有效指导空调产品设计人员在开发过程中进行合理的换热器制冷剂流路及配管设计，当然针对不同产品最终需要进行实验确认。
6结束语
综上所述，加强对翅片管式换热器与微通道换热器腐蚀对比的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 蒋翔，李晓欣，朱冬生.几种翅片管换热器的应用研究[J].化工进展.2016（10）：60-62.
[2] 徐百平，吴清鹤，江楠等.双缝翅片管式换热器传热与流动数值模拟研究[J].化工装备技术.2017（01）：115-116.
[3] 柳梅，罗建华.管束式内循环油冷却器设计与计算[J].水电站机电技术.2016（09）：88-89.
论文作者:李志良
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/20
标签：换热器论文; 翅片论文; 除霜论文; 方式论文; 形式论文; 效果论文; 角形论文; 《基层建设》2017年第30期论文;