温度交变对翅片管换热器性能影响的实验研究

　　翅片管换热器是一种带翅片的管式热交换器，在工业各领域都有着广泛的应用，如制冷中的蒸发器、化工的空冷器等。翅片是翅片管换热器中最重要的部件之一，它是通过涨管的方式与传热管形成一个整体的，不仅能增加传热面积，而且能促进流体的湍流流动，增大传热量。但实际使用中，换热器的长效特性会降低，换热性能降低，风阻增大。上海巴士公交反映，公交车空调使用一年后性能下降约20%。导致换热器性能下降的因素可能有：换热器工作和停机压力交变、温度交变引起材料接象面变松，间隙加大从而增加了接触热阻;铜管-铝翅片换热器铜铝接触面在弱酸性条件下发生电化学腐蚀[1]以及换热器表面长霉[2~3]等。

　　国内外关于腐蚀对换热器性能的研究很多，赵宇等[4]也研究过电化学腐蚀对翅片管换热性能的影响，但关于温度交变对换热器性能的研究很少。针对铝翅片铜管和铜翅片铜管换热器，文献[5]研究了间歇运行次数对翅片管蒸发器换热和压降特性的影响，其试验内部循环用的工质是水，与蒸发器实际运行情况并不完全一致。这里针对目前巴士空调中应用较多的铜管-铜翅片蒸发器和铜管-铝翅片蒸发器进行温度交变试验，采用工质R134a对温度交变前后换热器性能进行测试，主要研究温度交变对蒸发器压降和换热器性能的影响。

　　1 试验装置和测试系统

　　1.1 试验换热器及温度交变处理

　　实验选用大巴空调系统中典型使用的铜管-铜翅片蒸发器和铜管-铝翅片蒸发器作为测试样件。其结构尺寸见表1。

　　为了模拟实际运行过程中公交车由于停机和开机过程中温度交变对蒸发器性能产生的影响，将两个蒸发器分别放置在-25℃和85℃进行冷热交替试验，冷热状态下各保持一个小时后进行交替，试验总共进行24h，然后进行性能测试。图1为冷热交变试验台的实物照片。

　　1.2 换热性能及压降测试

　　图2为换热器性能测试系统示意图。实验台采用焓差法测试温度交变前后换热器的性能。试验中采用的制冷剂为R134a。试验包括制冷剂循环系统、空气循环系统、数据采集和控制系统。蒸发器室和冷凝器室内的空调器和电加热系统可以控制空气温度和相对湿度，从而模拟不同的试验工况。试验中的换热器安装在风洞的入口处，由风机向风洞内引风。图中温度传感器分别布置在空气流量的进出口，用来测量空气流经蒸发器的干湿球温度。风洞中的喷嘴控制流经蒸发器的风量。

　　根据汽车空调换热器性能测试标准，实验采用相同工况对换热器温度交变前后进行性能测试。试验在300m3/h、400m3/h、550m3/h、720m3/h四种不同风量下进行。其他参数设定如下：蒸发器室流经待测试换器进出口空气的湿球温度19.5±0.5℃,干球温度27±0.5℃;蒸发器出口压力0.2±0.02MPa;膨胀阀进口压力1.5±0.03MPa;膨胀阀前过冷度5.5±1℃，蒸发器出口过热度10±1℃。