平行流换热器在江水源热泵中的应用研究

    铝质平行流换热器由集流管、数支平行排列的多孔扁管、波纹翅片和分隔板组成。制冷剂在多孔扁管中流动,空气垂直流过波纹翅片进行换热。由于平行排列的多孔扁管中的各个波纹翅片上往往还有各种形式的百叶窗隙缝,每段波纹百叶翅片均从中心向两侧相向开缝,利用场协同原理,既减小速度场与温度场的夹角,又可有效强化空气侧传热。平行流换热器具有较高的比表面积和换热效率,作为紧凑型换热器在汽车空调中得到广泛使用。同时,与其他换热器相比,其制冷系统所需的制冷剂充注量大大减少,空气侧压降也降低不少。目前国内外对平行流换热器的微管内部的单相流动、两相流动、压降、传热系数进行了大量的研究[1-10],也有不少学者对平行流换热器空气侧的翅片结构进行分析和优化设计[11-14]。空冷平行流换热器的换热性能已得到充分提高,要想在现有的基础上再提高换热性能将花费巨大的技术投资,增加产品成本。

    汽车空调运行工况、环境都比集中空调恶劣得多,若是在长江上游地区地表水水源热泵的两器上使用水冷却平行流换热器,无疑将给以铝代铜、降低热泵成本带来极大的效益。可再生能源中,由于太阳能的强度低,受天气和季节的影响太大,很难大量直接开发利用。浅层低温地热主要来自太阳的热辐射,由于土壤的蓄能效应(每年地表吸收的太阳能大约相当于17万亿吨标准煤的能量,而地热资源的远景储量为1 353.5亿吨标准煤,探明储量为31.6亿吨标准煤),使得浅层土壤中的热量供应十分稳定可靠,46%的太阳能被地球吸收。而水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源(如地下水、河流和湖泊),或者人工再生水源(工业废水、废气等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。该系统利用热泵机组实现低位热能向高位热能转移,将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源,即在冬季,将水体和地层中的热量/取0出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,将室内的热量取出来,释放到水体和地层中去。同一系统可实现三大功能:冬季供暖、夏季制冷和提供日常生活用热水。对此笔者计划进行一系列研究,而本文将讨论空冷和水冷分别对制冷系统的性能和效率的影响,以期为长江上游地区地表水水源热泵进一步的研究、应用、开发、设计和制造提供参考。

    1 试验材料和方法

    1.1 冷凝器样件参数

    本试验所使用平行流换热器,包括冷凝器和蒸发器,均由重庆南方英特空调有限公司提供(见图1和表1)。

    1.2 测试仪器

    所用测试仪器包括:频闪仪(精确度?0.05%),台湾路昌AM-4206风速/风量/温度计(风速精度?2%,温度精度?0.8e),流量计采用校正过的金属浮子流量计(精确度1.5级),温度计采用校正过的T型热电偶(精确度:0.1%rdg+0.7e),压力表(0.1精度)。