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1、.换热器 http:/ZX6M摘要：本文研究了以 R22 作为工作液体的热管换热器在不同空调工况下的运行性能，发现在强制对流换热状态下，热管换热器 EER 值较高，换热效果理想。实验结果表明热管换热器将在空调节能领域发挥重要作用。;关键词：空调；热管换热器； R22；节能;1 引言;在建筑耗能中，空调系统耗能所占比重较大。如何降低空调系统耗能，提高其运行效率已引起业内人士广泛关注。热管换热器（如图 1 所示）具有换热效率高、节能效果好、结构简单、制造方便等优点1，2，有研究表明，在大型空调系统中，热管的使用将使其比普通空调系统节能 25%30% 左右3，因此，在空调系统中采用热管换热器是一种有
2、效的节能方法。本文主要工作就是研究热管换热器在空调工况下的工作性能。热管换热器有多种结构形式，本文的研究对象是分离式气 气热管换热器。.;分离式热管换热器的主要优点表现在以下几个方面1，2，4：;1）可以在热管换热系统里面设置两个或两个以上的冷凝器，即一套系统可以同时预热两种或两种以上的流体。;2）热管换热器换热过程为二次间壁换热，冷热流体不会发生交汇现象，从而有效保证了室内空气的品质。;3）热管换热器可以远距离加热流体，因此加热燃爆性较强的流.体相对来说便比较安全，在用于空调系统时，可避免安装过长的风道。;2 实验对象及实验方案;实验对象为分离式热管换热器（系统） ，主要有四部分组成：蒸发器
3、、冷凝器、四台轴流风机（具体形式如图 2、图 3） 、气体上升总管和液体下降总管。两器的具体形式为沿气体流动方向为 4 排铜管，垂直于空气流动方向为 26 根铜管，单根铜管的长度为 1.2m，直径为 9.52mm，通过胀管与铝质翅片结合在一起。气体上升总管和液体下降总管材质均为紫铜管。热管蒸发段安装视液管用于调整冲灌量观察液位变化对换热性能的影响。.;主要基于以下三个因素考虑，工作液体选用常规制冷剂R22：1）有色金属能易与有机工作液体相容5；2 ）使用 R22 作为工作液体的分离式热管换热器具有良好的启动性能6；3）R22 目前在空调企业容易获得。;实验测试在焓差法实验台进行，主要测试参数为
4、：热管换热器蒸发段侧的风量、热管换热器蒸发段各支路温度、热管换热器冷凝段各支路温度、气体上升总管压力、液体下降总管压力。;测温工具选用热稳定性好的铜 -康铜热电偶。压力测量采用电容式压力传感器。;实验方案：1）保持冷凝侧温度为 15，在 2540范围内调整蒸发侧温度，每隔 5 设立一个试验工况，测试不同温差对热管换热器性能的影响；2）保持蒸发侧温度为 27，在-20 10 范围内调整冷凝侧温度，每隔 5设定一个试验工况，同时调整冷凝器.风扇运行数量，测试热管换热器运行性能情况。3）改变充灌量，观察不同充灌量下的热管换热器性能变化趋势。;3 实验结果分析;从图 4 可知，冷凝侧和蒸发侧温差越大，
5、热管换热器的换热量越大，在此试验中，耗功装置为四台风机，在四个工况下，风机的耗功基本相等，因此 EER 也随两侧温差增大而增大。;.; 从图 5 看出，在一定温差范围内，冷凝侧开单、双风机时，热管换热器的制冷量随冷凝侧和蒸发侧温差增大而增大，但是当冷凝侧温度低于-10时，热管换热器的制冷量急剧下降，这是因为蒸发端出现结霜现象，结霜部分热阻增大，同时迎风面积减小，掠过蒸发端铜管及翅片的风量也随之下降，换热情况恶化。通过调整热管冷凝段风量，改为开单风机时，制冷量因冷凝侧和蒸发侧温差的增大而增大，在试验温差较大时，出现凝露，但对冷量衰减影响有限。图 6 所示两种状态下的 EER 变化趋势与制冷量变化
6、趋势基本相同，但在温差较小的几个工况下，开双风机虽然使耗功增加，但带来的制冷效益较理想。在按试验方案 2 测试时，发现在开双风机结霜的工况下，开单风机时，蒸发端结霜现象不明显，停止风机运行，无结霜现象，但冷凝段的换热变为自然对流换热，换热系数下降，制冷效果不佳。因此需对冷凝侧风机运行进行合理控制，在规避结霜现象的同时，获得理想的制冷效果。.;图 7 所示为冷凝侧单开风机时不同充灌量下的热管换热器的性能变化情况，该热管换热器充灌量在 11kg 且冷凝侧与蒸发侧温差较小时，制冷量较充灌量为 10kg 的大，当温差增大时，制冷量因结霜而减小，而充灌量为 10kg 的热管换热器运行情况相对较好。因此在
7、温差较大且冷凝侧温度较低工况下工作的热管换热器的灌注量与其它.工况下的要有所区别。在不同工况下，热管换热器主要能耗来自三台轴流风机，相差不大，所以 EER 的变化趋势与制冷量变化趋势基本一致，在此不再列图叙述。本实验没有专门测试噪音值，但是热管空调器因没有压缩机，噪音值较装有压缩机的空调系统小。;4 结论;空调用热管换热器可以用在室外温度低于室内温度，但为保证室内空气品质，不能将室外空气直接引入室内的场所，如一些对空气质量要求较高的基站中。从实验结果可以知道热管换热器是一种高效换热装置，不仅节能效果好，而且能够避免室内外空气混合而将室内余热排走，有力保证室内侧空气质量。同时，在热管换热器中，风
8、机是主要噪声源，相对于传统有压缩机和风机的空调器来说，噪音值极大降低。热管换热器高效换热的优点，无论设计为末端换热设备或小温差传热机构，都将在空调节能领域起到重要作用，应用前景广阔。参考文献.1庄骏，徐通明，石寿椿热管与热管换热器M上海：上海交通大学出版社，19892张红，杨峻，庄骏热管节能技术M北京：化学工业出版社，20093敖永安，谢忠奎，李志新热管式空调系统的节能分析J 沈阳建筑工程学院学报，1998，14 （3）：270-2734YU，Z，T，HU，Y，C，Cen，K，F Optimal;design;of;theseparate;type;heat;pipe;heat;exchang
9、erJJournal;of;ZhejiangUniversity，2005，6A.(Suppl I)：23-285高鹏新型高效热管式空调系统节能装置研究D上海海事大学硕士学位论文，20066王一平，邓林，朱丽，等铜-R22 分离式热管传热特性的试验研究J节能技术，2007，25（3 ）：236-237 作者简介：林海佳（1978 ） ，男，工程师，主要研究商用空调、换热设备。文章关键词：参考链接： 摘要：本文研究瞭以 R22 作為工作液體的熱管換熱器在不同空調工.況下的運行性能，發現在強制對流換熱狀態下，熱管換熱器 EER 值較高，換熱效果理想。實驗結果表明熱管換熱器將在空調節能領域發揮重要作
10、用。;關鍵詞：空調；熱管換熱器； R22；節能;1 引言;在建築耗能中，空調系統耗能所占比重較大。如何降低空調系統耗能，提高其運行效率已引起業內人士廣泛關註。熱管換熱器（如圖 1 所示）具有換熱效率高、節能效果好、結構簡單、制造方便等優點1，2，有研究表明，在大型空調系統中，熱管的使用將使其比普通空調系統節能 25%30% 左右3，因此，在空調系統中采用熱管換熱器是一種有效的節能方法。本文主要工作就是研究熱管換熱器在空調工況下的工作性能。熱管換熱器有多種結構形式，本文的研究對象是分離式氣 氣熱管換熱器。.;分離式熱管換熱器的主要優點表現在以下幾個方面1，2，4：;1）可以在熱管換熱系統裡面設置
11、兩個或兩個以上的冷凝器，即一套系統可以同時預熱兩種或兩種以上的流體。;2）熱管換熱器換熱過程為二次間壁換熱，冷熱流體不會發生交匯現象，從而有效保證瞭室內空氣的品質。;3）熱管換熱器可以遠距離加熱流體，因此加熱燃爆性較強的流體相對來說便比較安全，在用於空調系統時，可避免安裝過長的風道。;.;2 實驗對象及實驗方案;實驗對象為分離式熱管換熱器（系統） ，主要有四部分組成：蒸發器、冷凝器、四臺軸流風機（具體形式如圖 2、圖 3） 、氣體上升總管和液體下降總管。兩器的具體形式為沿氣體流動方向為 4 排銅管，垂直於空氣流動方向為 26 根銅管，單根銅管的長度為 1.2m，直徑為 9.52mm，通過脹管與
12、鋁質翅片結合在一起。氣體上升總管和液體下降總管材質均為紫銅管。熱管蒸發段安裝視液管用於調整沖灌量觀察液位變化對換熱性能的影響。;.;主要基於以下三個因素考慮，工作液體選用常規制冷劑R22：1）有色金屬能易與有機工作液體相容5；2 ）使用 R22 作為工作液體的分離式熱管換熱器具有良好的啟動性能6；3）R22 目前在空調企業容易獲得。;實驗測試在焓差法實驗臺進行，主要測試參數為：熱管換熱器蒸發段側的風量、熱管換熱器蒸發段各支路溫度、熱管換熱器冷凝段各支路溫度、氣體上升總管壓力、液體下降總管壓力。;測溫工具選用熱穩定性好的銅 -康銅熱電偶。壓力測量采用電容式壓力傳感器。;實驗方案：1）保持冷凝側溫
13、度為 15，在 2540范圍內調整蒸發側溫度，每隔 5 設立一個試驗工況，測試不同溫差對熱管換熱器性能的影響；2）保持蒸發側溫度為 27，在-20 10 范圍內調整冷凝側溫度，每隔 5設定一個試驗工況，同時調整冷凝器風扇運行數量，測試熱管換熱器運行性能情況。3）改變充灌量，觀察不同充灌量下的熱管換熱器性能變化趨勢。.;3 實驗結果分析;從圖 4 可知，冷凝側和蒸發側溫差越大，熱管換熱器的換熱量越大，在此試驗中，耗功裝置為四臺風機，在四個工況下，風機的耗功基本相等，因此 EER 也隨兩側溫差增大而增大。;.; 從圖 5 看出，在一定溫差范圍內，冷凝側開單、雙風機時，熱管換熱器的制冷量隨冷凝側和蒸
14、發側溫差增大而增大，但是當冷凝側溫度低於-10時，熱管換熱器的制冷量急劇下降，這是因為蒸發端出現結霜現象，結霜部分熱阻增大，同時迎風面積減小，掠過蒸發端銅管及翅片的風量也隨之下降，換熱情況惡化。通過調整熱管冷凝段風量，改為開單風機時，制冷量因冷凝側和蒸發側溫差的增大而增大，在試驗溫差較大時，出現凝露，但對冷量衰減影響有限。圖 6 所示兩種狀態下的 EER 變化趨勢與制冷量變化趨勢基本相同，但在溫差較小的幾個工況下，開雙風機雖然使耗功增加，但帶來的制冷效益較理想。在按試驗方案 2 測試時，發現在開雙風機結霜的工況下，開單風機時，蒸發端結霜現象不明顯，停止風機運行，無結霜現象，但冷凝段的換熱變為自
15、然對流換熱，換熱系數下降，制冷效果不佳。因此需對冷凝側風機運行進行合理控制，在規避結霜現象的同時，獲得理想的制冷效果。.;圖 7 所示為冷凝側單開風機時不同充灌量下的熱管換熱器的性能變化情況，該熱管換熱器充灌量在 11kg 且冷凝側與蒸發側溫差較小時，制冷量較充灌量為 10kg 的大，當溫差增大時，制冷量因結霜而減小，而充灌量為 10kg 的熱管換熱器運行情況相對較好。因此在溫差較大且冷凝側溫度較低工況下工作的熱管換熱器的灌註量與其它工況下的要有所區別。在不同工況下，熱管換熱器主要能耗來自三臺軸流風機，相差不大，所以 EER 的變化趨勢與制冷量變化趨勢基.本一致，在此不再列圖敘述。本實驗沒有專門測試噪音值，但是熱管空調器因沒有壓縮機，噪音值較裝有壓縮機的空調系統小。;4 結論;空調用熱管換熱器可以用在室外溫度低於室內溫度，但為保證室內空氣品質，不能將室外空氣直接引入室內的場所，如一些對空氣質量要求較高的基站中。從實驗結果可以知道熱管換熱器是一種高效換熱裝置，不僅節能效果好，而且能夠避免室內外空氣混合而將室內餘熱排走，有力保證室內側空氣質量。同時，在熱管換熱器中，風機是主要噪聲源，相對於傳統有壓縮機和風機的空調器來說，噪音值極大降低。熱管換熱器高效換熱的優點，無論設計為末端換熱設備或小溫差傳熱機構，都將在空調節能領域起到重要作用，應用前景
