两排变片距翅片盘管蒸发器结霜特征研究
宣布时间：2023.08.17
肖宏新1 ，赵密升2 ，李开国2 ，陈观生1 ，刘良德1 ，刘湘云1 ，罗超鸿1
（1.广东工业大学质料与能源学院 ，广州市番禺区 510006；2.尊龙凯时人生就是搏 ，广州市增城区 511340）
Study on Frosting Characteristics of Two Rows Finned Coils Evaporator in different Fin Pitches Xiao Hongxin1, Zhao Misheng2, Li Jianguo2, Chen Guansheng1,Liu Liangde1, Liu Xiangyun1, Luo Chaohong1
(1. School of Materials & Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006; 2. Guangdong New Energy Technology Development Co. Ltd, Guangzhou, 511340)
ABSTRACT: Finned coils in fixed fin pitches are mainly used in the outdoor heat exchangers of air source heat pumps (ASHP) at present. There are some problems such as more serious frosting and nonuniform frosting in the windward tube than in the rear tube under low temperature conditions. In order to solve the problems of heating capacity decline and defrost interval shorten caused by frost blockage in the fixed fin pitch, two rows finned coil evaporators in different fin pitches are numerically simulated under low temperature conditions, which is used to explore the influence of evaporators in different fin pitches combinations on frost mass, frost thickness, heat capacity and defrost interval, providing a reference to design the outdoor heat exchangers of ASHP.
Key words: air source heat pump; fin pitch; frosting; defrosting; evaporator
摘要：目今空气源热泵室外换热器主要接纳牢靠片距的翅片盘管 ，保存低温工况下迎风面管排结霜较后排严重、结霜不匀称等问题。为了改善牢靠片距蒸发器前排结霜梗塞造成制热量下降、除霜距离短等问题。本文对两排变片距翅片盘管蒸发器在低温工况下运行和结霜的情形举行数值模拟 ，探寻低温工况下差别翅片片距组合的变片距蒸发器对结霜量、结霜厚度、制热量及除霜距离等的影响 ，为低温工况下空气源热泵蒸发器的设计提供参考依据。
要害词：空气源热泵；片距；结霜；除霜；蒸发器
小序
修建能耗是全球人类总能耗占比最大的部分 ，约占30%-40% ，同时也造成大宗的碳排放[1-2]？掌慈缺米魑恢只繁８咝У墓┡忠 ，改变了古板供暖名堂 ，有利于降低修建能耗及其碳排放量。近年来在我国“煤改电”政策推动下空气源热泵获得了快速的生长[3-4]。热泵机组在我国长江中下游、西南和华南地区获得普遍应用 ，可是在冬季气温较低的地方 ，热泵机组供暖容易泛起制热量下降、制热不稳固等问题。当情形温度在-7~5℃、相对湿度大于65%时 ，热泵机组室外蒸发器翅片盘管容易泛起结霜问题[5]。霜层不但会增添传热热阻 ，降低机组的制热量 ，当霜层积累过多还容易梗塞翅片 ，造成空气流动阻力增添 ，影响热泵系统的正常运行 ，严重时还会造成机组非正常；鶾6]。
为了镌汰霜层的影响 ，海内外学者举行了许多实验及仿真研究；瓶礫7]研究翅片管换热器结构对霜层生长的影响 ，较量差别翅片类型及翅片间距发明1.9mm的翅片管换热器平均传热性能最好。Zhang[8]研究两种翅片间距蒸发器在低温地区的结霜差别 ，效果批注3.2mm翅片间距的室外蒸发器更有利于热泵机组供热稳固。这些研究批注翅片间距对热泵蒸发器性能有一定的影响 ，合理的片距设计可以提高热泵机组供热性能 ，镌汰质料的铺张和本钱 ，但没有将差别翅片间距的翅片换热管组合起来举行研究。本文举行了变片距蒸发器在低温工况下运行的仿真研究 ，探讨两排差别间距组合的蒸发器的结霜特征差别。
1、数值模拟计划设计
本文接纳NIST的换热器仿真设计软件EVAP-COND对两排差别片距组合的翅片盘管蒸发器在结霜工况下举行数值模拟。选用的制冷剂为R410A ，除翅片间距外各组蒸发器的结构参数相同 ，详细参数如表1所示。将牢靠2mm翅片间距的两排蒸发器作为参考组（A组） ，通过前后两排差别的翅片间距组合的蒸发器与A组作比照 ，各组的翅片间距组合如表2所示。
各组蒸发器的管路毗毗邻纳顺排并联毗连 ，风速匀称漫衍 ，如图1所示:
其中 ，制冷剂侧和空气侧的参数如表3所示。
各组蒸发器在以上结构参数和工况下模拟运行60分钟 ，为了简化盘算假设：
1)翅片换热管结霜历程在一个时间步长内是准稳态的；
2)忽略重力对制冷剂和空气的影响；
3)忽略辐射传热和管壁导热系数的影响；
4)霜层的导热系数只与霜层密度相关；
5)翅片外貌和铜管、霜层温度漫衍匀称；
6)霜层厚度和密度平均漫衍于控制容积内 ，物性参数一致。
2 效果及讨论
2.1换热量
图2为各组蒸发器换热量示意图 ，可以看到除了D组外其余各组的换热量都高于牢靠片距A组。从B、C两组可以看出镌汰第二排的翅片间距可以显着提高蒸发器换热量 ，因翅片间距减小在相同管长的情形下可以提高翅片的数目 ，增添翅片管的换热能力 ，D组换热量小于A组 ，E组的换热量略高于A组 ，可以看出若是第一排的翅片间距增添过多容易造成蒸发器换热量下降 ，为了不降低原有换热量可以适当减小第二排的翅片间距。
2.2结霜量
图3为各组蒸发器60分钟后的总结霜量。从B组和C组可以看出减小第二排的翅片间距在提高换热量同时也会增添结霜量。由B、D两组可以看出 ，第二排翅片间距一样的情形下增添第一排的翅片间距结霜量提高了一些 ，第一排的翅片会影响翅片结霜量、气流阻力和第二排的进风量等因素 ，相对B组 ，D组提高了翅片间距后增添了整体的结霜量 ，换热量反而减小 ，可见在低温工况下 ，改变简单管排翅片间距与蒸发器总体性能并非线性关系 ，保存一个最优的翅片间距组合使得蒸发器低温工况下综合性能最优。
2.3结霜厚度
2.3.1蒸发器第一排的结霜厚度
由于B、D组第一排翅片间距划分与C、E组相同 ，因此选取A/B/D三组来剖析变片距对蒸发器第一排结霜厚度的影响。图4为A、B、D三组的第一排翅片厚度和结霜后翅片间剩余间距图。通过增大翅片间距 ，在泛起结霜征象后可以提高第一排的翅片剩余间距 ，禁止易泛起梗塞征象 ，减小了气流阻力并提高了后排的进风量。
2.3.2对每排结霜厚度的影响
图5~图9划分是A/B/C/D/E组蒸发器结霜厚度转变图 ，从图5可以看出牢靠片距的A组第一排的结霜厚度比第二排大许多 ，60分钟后第一排的结霜厚度占翅片间距的44.94% ，而第二排的结霜厚度占翅片间距只有38.25% ，在热泵机组运行时间长的情形下容易泛起结霜梗塞 ，造成制热量下降 ，制热不稳固等问题。
B组和C组蒸发器两排的结霜厚度都很靠近 ，B组第二排的翅片间距较大 ，结霜后剩余的空气通道也较大。E组的结霜较匀称 ，第一二排的结霜厚度划分占翅片间距的42.74%和41.2% ，结霜匀称性较好 ，有利于延伸除霜距离并镌汰除霜功耗铺张 ，使制热系统更稳固。
