窗式空调器翅片管式冷凝器的管路布置研究

　　窗式空调器具有结构紧凑、体积小、质量轻、性价比高、便于携带和安装方便等优点，在国外(如美国、加拿大等)始终比较盛行。随着节能环保的发展，市场对空调器能效水平的要求也越来越高。对于体积一定的窗式空调器来说，提高冷凝器的换热能力是一项关键技术，除了采用小管径、强化管和高效翅片以外，通过改进翅片管式冷凝器的管路布置也可以提高换热性能，从而提高空调器的能效。DomanskiP.A.等[1]利用软件EVAP-COND1.0优化了6种制冷剂的蒸发器管路布置，使其性能提高了11.7%。Lee　J.H.等[2]对以R407C和R22作制冷剂的冷凝器进行分析，管路“U”字形布置时2种制冷剂的换热效果相近;“Z”字形布置时R22的换热效果明显优于R407C的，证实了冷凝器的换热效果随管路布置而变化。LiangS.Y.等[3]把 分析应用于换热器管路布置，模拟验证表明分合点合适的“单-双-单”管路布置方式的冷凝器比“Z”字形的节省5%的面积，并指出应对过热段和过冷段2个区域进行强化传热。WangC.C.等[4-5]研究表明，对于蒸发器和冷凝器，逆流交叉布置的压降较小，换热性能高于顺流和叉流，具有较好的综合性能。张智[6]对4种较复杂的双排管翅片管冷凝器流路的换热特性进行了试验研究，研究表明：在设计分路时进口应尽量远离出口，而且应避免复热和流量分配不均匀;分路多于2路时应当采用集中式分液器和集液器。郭进军[7]将场协同理论、纯逆流原则及重力影响原则等应用到对空调用冷凝器和蒸发器的研究中，详细的比较分析表明：纯逆流布置方式是冷凝器中换热效果最好的，其次“Z”字形布置方式换热量较好。申广玉[8]通过对非共沸制冷剂R407C房间空调器的冷凝器分别采用逆流和顺流方式进行实验研究，结果表明：双排管或三排管时逆流布置的换热性能比顺流高36%和50%。

　　笔者针对一种小型的窗式空调器，对不同管路布置的冷凝器换热性能进行试验研究，研究管路布置对窗式空调器冷凝器的影响，从而达到提高窗式空调器制冷性能的目的。

　　1　冷凝器对窗式空调器性能的影响

　　冷凝器对空调制冷系统性能具有重要影响，图1所示为不同冷凝压力和过冷度下制冷系统的压-焓图，该图反映了冷凝温度和过冷度对制冷系统的影响。从图1可以看出，通过降低冷凝温度和增大冷凝器后制冷剂过冷度都能够很好地提高系统的能效。在蒸发温度ta不变的条件下，冷凝温度tb降低到t′b，制冷循环由1—2—3—4—5—6—7—1变为1—2′—3′—4′—5′—6′—7—1，制冷 量为h1h6保持不变，压缩机功则由h8-h1变为h8′-h1，减少了h8-h8′的压缩机功耗，从而提高了制冷系统的制冷性能;同样，若过冷度t4′-t5=t4-t5，则单位制冷量增加了h6-h6′。根据制冷剂冷凝过程冷却、冷凝和过冷段不同的换热特点，合理安排、布置管路数是降低冷凝温度的关键所在。因此，就要更进一步提高冷凝器的换热性能，降低管内制冷剂的冷凝温度。