适合小管径空调器的分配器分流性能评价与结构优化

为了开发具有最佳流量分配性能的小管径空调分配器,本文采用数值仿真和空气-水实验相结合的方法评价了常用分配器的分流性能,提出分配器的结构优化方法,并利用空调整机实验验证了该结构优化方法的改进效果。对于三种比较适合于小管径空调器的分配器进行的实验和计算表明,插孔式分配器的分流性能最佳,在额定制冷和额定制热工况下流量分配不均匀度均小于6%;实验结果与仿真计算得出的分配器流量分配不均匀度结果吻合,计算结果与实验的偏差都在15%以内。利用验证过的仿真模型,对插孔式分配器进行结构优化,优化后的分配器应用于空调整机后,系统能效提高了2.2%~2.7%。     

铜翅片换热器开发应用的分析Ⅰ--铜、铝翅片换热器性能对比

从翅片效率、单个换热单元的传热系数和整个换热器的换热量三个方面对不同翅片结构、不同管子结构和不同工况下的翅片管换热器由铝翅片换为铜翅片前后的换热特性和成本进行了分析比较：详细给出了各个结构和工况参数单独变化对换铜前后的翅片效率、单位制冷剂侧换热面积上的总传热系数和换热器换热量的影响规律。分析结果发现，翅片越薄、越高，管外径越小，风速越大时，换铜后的翅片管的换热能力增强越大，成本增加越小。在所选择的结构和工况范围内，铜管铜片换热器比铜管铝片换热器的翅片效率约提高0．938％～29．86％、总传热系数约提高9.88％～23．276％、总换热量约提高0．112％～22．3％；对于典型的1.1kW空调器的蒸发器，材料成本约增加8～42元，体积可最多缩小18％。     

结合用户数据的空调器仿真平台构建

为满足不同空调企业的产品设计需求,本文开发了结合用户数据的空调器性能仿真平台。为实现平台的通用性,本文开发了通用的部件模型,包括基于理论的压缩机拟合模型、能够处理制冷与制热多运行模式的换热器模型、以及考虑压缩机背压影响的通用仿真算法。为实现良好的数据交互,仿真平台应用动态链接库技术对用户数据进行利用与保护。根据企业的实验验证反馈,该软件具有良好精度。     

5mm铜管替代7mm铜管窗式空调器的优化设计

将现有窗式空调器中蒸发器和冷凝器常用的直径7mm及以上的内螺纹铜管改为5mm内螺纹管,可以显著节省材料,但为了避免性能的下降必须对于空调器重新进行优化设计。本文提出基于换热器仿真与优化软件与系统仿真软件,通过适当增加换热器流路、对流路进行优化布置,以提高5mm铜管窗式空调器性能的优化设计方法。对于一个窗式空调系统的设计实例表明,采用本文的优化设计方法,在明显节省换热器成本的同时,5mm铜管窗式空调系统制冷量与EER能达到原有7mm铜管机型的水平。     

小管径空调器的优化设计

空调器采用小管径铜管可以有效地降低空调器换热器的成本,大幅降低空调器的充注量,此技术被称为MicroGroove^TM小管径技术。但用小管径直接替换大管径时会给空调器的性能带来影响,因此需要重新设计换热器。本文提出了小管径空调器的优化设计方法,主要包括采用基于图论的仿真方法设计制冷剂流路及换热器结构,采用空调器系统仿真软件预测优化后的系统性能。本文以单冷空调器和冷暖两用的空调器为例进行小管径空调器的优化设计,总结了用小直径管替代大直径管用于空调器优化设计的准则。     

5mm管房间空调器流路的优化设计

将目前房间空调系统中室外机和室内机常用的直径7mm及以上的内螺纹铜管改为5mm内螺纹管,可以达到节省材料与提高传热效率的效果。本文提出了空调系统换热管由7mm及以上铜管改为5mm铜管的设计方法和改进措施,如调整换热器纵向和横向换热管数目,制冷剂流路的分路数和压缩机更换等。通过一个分体式房间空调系统设计算例,具体说明将空调系统由7mm及以上管径改为5mm管径的具体的改进措施。设计结果表明在换热器具有相同换热性能的条件下,室外机由9mm管改为5mm管时,需同时增加换热器纵向和横向换热管数目,并调整分路数;室内机由7mm管改为5mm管室内机时,仅需要改变分路数。同时,采用高效压缩机,可进一步提高5mm管空调系统的性能。     

小管径家用空调研发：换热器流路计算软件开发

小管径家用空调具有管材消耗少,重量轻,制冷剂充灌量低等优点。由于管径减小使其换热器管内阻力较高,设计中需对流路结构进行优化布置。传统流路设计主要依赖于试验,成本高,周期长,效率低。本文借助数值计算手段,建立了换热器计算模型,开发出的具有图形界面的换热器流路性能计算软件,能够大大提高换热器设计效率,降低产品开发成本。     

车用热泵用小管径管片式换热器性能研究

目前车用空调冷凝器均为平行流冷凝器,作为热泵蒸发器时易结霜,且化霜时排水不畅。而圆管翅片换热器换热性能较差,难以满足结构布置要求。开发了Ф5管径的小管径换热器,与平行流换热器进行了性能对比测试。结果表明:采用小管径管片式换热器时,制冷模式下COP提高了17.4%~23.7%,热泵模式下COP提高12.6%~35.8%,且在热泵模式下可降低压缩机排气温度15~28℃。小管径管片式换热器在电动汽车热泵系统应用前景广阔。     

一种产品数据交互式的变频压缩机理论模型

为了在空调系统仿真软件中实现用户自己定义的压缩机模型的应用和数据保密,本文开发了产品数据交互式变频压缩机模型。该模型通过将压缩机理论模型转化为可以直接拟合的形式,并利用产品数据进行拟合,其中线性流量方程通过对理论模型中的频率项进行线性化处理然后通过插值法推导得出,非线性功率方程采用残差极小值法进行线性求解得出;产品数据的保密通过将产品数据定义为私有函数并开发相应的接口函数,然后采用动态链接库对已定义的产品数据函数进行封装来实现。结果验证表明所开发的模型能准确地预测压缩机特性,最大偏差小于±5%,能够适用于系统仿真且能够做到产品数据保密。     

油浓度对小管径水平内螺纹管内R404A冷凝换热影响的实验研究

研究了强制对流条件下水平内螺纹管内R404A气液两相流冷凝换热特性,主要讨论油浓度对外径为5 mm的内螺纹管内R404A冷凝换热的影响。实验中油浓度变化范围为0~5%,设置入口平均饱和冷凝温度为40℃,质量流密度变化范围为200~400 kg/(m~2·s),热流密度变化范围为5~45 kW/m~2。实验研究表明:油的出现恶化了换热,在油浓度为1%以下时恶化作用可以忽略,但随着油浓度的增加换热恶化作用越来越明显;对于纯R404A和油浓度为1%的R404A-油混合物,冷凝换热系数随着制冷剂蒸汽干度的降低而逐渐减小;对于油浓度为3%和5%的R404A-油混合物,随着制冷剂蒸汽干度的下降,冷凝换热系数先增加然后逐渐减小,在干度为0.7~0.75之间呈现出一个冷凝换热系数的峰值。同一质量流密度下,换热系数惩罚因子会随着干度的增加而减小,即干度越大,换热恶化作用越大;当质量流密度从200 kg/(m~2·s)增加到400 kg/(m~2·s)时,同一油浓度下油对换热系数的恶化作用相对变小。