微通道冷凝器流程和布置形式研究

微通道冷凝器流程和布置形式研究

【摘要】：微通道换热器以其高传热系数、结构紧凑、能效高、耐腐蚀、成本低、质量轻、便于回收再生等诸多优势，得到高度关注和迅速的发展。本文介绍了微通道换热器的发展和研究现状，对多元微通道冷凝器建立仿真计算模型，对微通道冷凝器的流程分布和布置形式进行研究，获得较为理想的布置形式，为生产和工程实践提供参考。

【关键词】：微通道 冷凝器 仿真 布置形式

微通道换热器由多孔扁管、集液管和百叶窗波纹翅片组成，最早用于电子元器件的散热问题，由于其具有高传热系数、结构紧凑、能效高、耐腐蚀、成本低、质量轻、便于回收再生等诸多优势，微通道冷凝器在汽车领域得到广泛的推广应用，在家用空调和工业制冷领域也正在逐步推广，其结构如图1所示。

目前已经有学者对微通道换热器进行了比较系统的研究。王铁军、刘杰、韩丰云[1]等分析了客车空调的运行特点以及对换热器的性能要求，在对微通道换热器进行深入分析的基础上建立了一维准稳态数值计算模型，并在BJX10E客车空调上进行了应用设计和性能对比试验，验证了微通道换热器较传统管翅式换热器性能有较大提高。沈国民、谢军龙、韩军[2]分析了多元微通道换热器的换热系数，并且应用迭代原理得出多元微通道换热器的换热计算方法。

对于冷凝器换热性能的强化主要通过增加换热面积，强化换热系数和增大制冷剂侧与空气侧的平均温差[3] 来实现，而微通道冷凝器的变流程设计特点使其可以通过合理地安排流程分布来改变各个流程的流通截面，增大平均温差，强化换热效果[4]；实际工程中，有时需要针对有限的空间采用高效的换热器，此时可使用双排微通道冷凝器的布置形式，但目前对此类布置形式的研究尚不多见。本文拟对上述两种微通道换热器的结构形式进行研究。

1 仿真模型

本文采用分布参数法，对多元微通道冷凝器建立稳态模型。从模型计算的速度和稳定性考虑，建立模型时采用以基本下假设：（1）微通道冷凝器在稳定工况下运行，空气侧和制冷剂侧各参数不随时间发生变化；（2）空气可以均匀地通过微通道水平扁管的表面；（3）扁管各通道内的制冷剂流量分配均匀，具有相同的温度和压力分布；（4）扁管微通道内的制冷剂流动简化为沿长度方向的一维流动，忽略扁管内制冷剂轴向导热；（5）忽略不凝性气体和管内外污垢对传热的影响；（6）忽略漏热及重力对传热和压降的影响。

1.1 制冷剂侧传热与压降

制冷剂在整个冷凝过程中一共经历三个状态区：过热蒸汽区、气液两相区和过冷液体区。针对不同的制冷剂状态区域，需选用不同的关联式进行计算。

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