蒸發(fā)器的設計

1、蒸發(fā)器的設計對于家用空調器的開發(fā)，只有少數(shù)新產(chǎn)品是需要重新開發(fā)新模具， 設計新的外形結 構，而大多數(shù)產(chǎn)品開發(fā)只是在原有外形尺寸下進行 換熱器重新設計，這樣我們在設計時換熱器的結構尺寸基本上沒有 調節(jié)的可能了，當然，如果在給定的結構尺寸下，我們所選定的蒸 器不能滿足規(guī)格 的要求，最常用的方法在原有的基礎上增加小塊翅片，以增加換熱面積，若仍不能滿足規(guī)格要求，我們只有嘗試使用 具有較大換熱面 積的室內機。下面談談對于蒸發(fā)器幾何尺寸一定情況下回路設計的方法。首先我 們要確定蒸發(fā)器的流路數(shù)，然后再依據(jù)流路數(shù)來考慮每個流路制冷 劑的流向。1流路數(shù)確定。制冷劑在蒸發(fā)器的變化是從飽和的液體（實際上也 含有少量

2、節(jié)流后閃發(fā)的氣體）開始吸熱后一部分液體氣化后變成氣 體，隨著制冷劑的流動，銅管內氣體量不斷增多，制冷劑的流速隨 著體積的增大而 增大，此時的流動阻力也增大，當所有制冷劑全部 變成氣體后，若 仍繼續(xù)換熱，制冷劑的所進行的就是顯熱交熱，其 換熱系數(shù)很低，因此為了保證蒸發(fā)器的利用率較高，我們在系統(tǒng)調 試時應盡量使制 冷劑在蒸發(fā)器內剛剛完全蒸發(fā)，當然這個問題與流 路數(shù)的確定并不相關，在這里就不再討論。根據(jù)傳熱學的基本知識, 我們知道較高的制冷劑流速可以獲得換熱系數(shù)，從而提高制冷系統(tǒng) 的制冷量，但由流體力學的知識我們可以知道，制冷劑的流動阻力 隨著其流速增大 而增加，因此會導致蒸發(fā)器內制冷劑的壓降增加，

3、 從而降低了壓縮 機的吸入壓力，而壓縮機的吸氣壓力對于壓縮機的 出力有著很明顯的影響，因此我們在確定流路數(shù)時應折衷考慮這兩 個方面的影響，從而使得蒸發(fā)器的利用率最大。根據(jù)一般的經(jīng)驗，蒸發(fā)器內氣體流 速在68m/s比較合適，這樣我們根據(jù)制冷劑氣態(tài)和液態(tài)時比容的比值推算出液體流速：對于R22和R407C夜體流速為0.10.15m/s,這樣我們可以大致估算出每個流路的換熱量約為：巾9.53mm銅管每個流路換熱量為16002100W巾7.94mm銅管每個流路換熱量為10001400W巾7.0mm銅管每個流路換熱量為8001000W對于R410A其液體流速為0.150.2m/s,這樣我們可以大致估算出每

4、個流路的換熱量約為：巾9.53mm銅管每個流路換熱量為20002500W巾7.94mm銅管每個流路換熱量為13001700W巾7.0mm銅管每個流路換熱量為9001300W依據(jù)以上的數(shù)據(jù) 我們可以先確定換熱器流路數(shù)，然后再進行流路設 計。2. 流路設計。當我們根據(jù)制冷量定下來流路數(shù)后，我們就得考慮如 何分配這些銅管，以保證最充分的換熱效果，在進行流路設計之前， 我們要先確定一個大的方向，即蒸發(fā)器是采用順流還是逆流設計， 通常情況下，采用逆流會有利于提高傳熱溫差，達到提高換熱量的 目的，但如果是 熱泵型空調，若蒸發(fā)器采用逆流設計時在制熱時就 變成順流換熱形式了，這樣會導致制冷劑在后面的換熱溫差極

5、少， 嚴重影響換熱器的利用率，綜合考慮，對于熱泵型空調我們在蒸發(fā) 器中通常采用順 流設計。另一個注意點就是在換熱器流路設計時盡 量保證液體在下，氣體在上。在確定了制冷劑的走向后，我們接下 來就是要考慮如何分配每個流路的管程數(shù)了，管程的分配一個主要 的原則就是換熱 好的部分分配少一點的管，換熱差的多分配一些銅 管。對于家用空調機來說，因為受結構的限制，但為了追求較高的 能效比或達到較高的能力，我們對于換熱器經(jīng)常會采取多折疊的設 計方式，但是通 常我們換熱器的彎曲形狀卻并不能很好的迎合風機 流場的分布，也 就是說在換熱器的每個折疊塊所經(jīng)過的空氣流速會 相差較多，因此我們在一些風速較低的地方在銅管分

6、配時就可以適 當多分配一些，盡量保證每個流路的制冷劑都能夠完全蒸發(fā)，當然 我們還可能通過調節(jié)分配器上分液管的長度來調節(jié)每個流路制冷劑 的流量，從而使得每路的制冷劑能夠完全蒸發(fā)，但在流路設計時我 們應盡量在假設 每路流量是一樣的情況下進行，這樣當實際上每個 流路出現(xiàn)一定程度的不平衡時我們才可能通過調節(jié)分液毛細管長度 來解決，如果我們在設計流路未考慮蒸發(fā)器各個部分的差異，當實 測時各流路平衡差別太大時，通過調節(jié)分液毛細管長度可能不能解 決這個問題。還 有一個問題在回路設計時也應注意，就是我們盡量 不要將制冷劑的出口集中在一起，這樣會導致經(jīng)過蒸發(fā)器各個部分 處理后的空氣溫 差相差較大，這樣在風道里混

7、合后就會產(chǎn)生凝結水,嚴重時出風口會 有吹水的現(xiàn)象，這樣的問題通常在凝露試驗會產(chǎn)生冷凝器的設計冷凝器的設計在 與蒸發(fā)器有著相同的注意點，特別是對于熱泵型的 空調，冷凝器既 要考慮制冷時的換熱效果，也要兼顧制熱運行時的 能力，這方面基本與蒸發(fā)器的設計相同，對于室外換熱器作為冷凝 器來說，換熱器內大多數(shù)為液態(tài)制冷劑，而且在高壓狀態(tài)制冷劑氣 液兩相的比容相差不像低壓時那么大，所以制冷劑在冷凝器的液態(tài)流速可以比蒸發(fā)器高，一般設計時取0.40.5m/s，每路的換熱量為:巾9.53mm銅管每個流路換熱量為22003200W巾7.94mm銅管每個流路換熱量為15002200W巾7.0mm銅管每個流路換熱量為1

8、1001600W當然冷凝器作為室外工作的換熱器，它與蒸發(fā)器的設計上還是存在 一些不同點的。1. 在制冷系統(tǒng)中，若換熱器作為蒸發(fā)器工作，其內制冷劑的溫度變 化不大，因此采用順流或是逆流對于換熱的影響并不是很大，但對 于冷凝器來說，其內制冷劑的溫度變化很大，若采用順流設計時制 冷劑在換熱器未端時傳熱溫差很小，影響換熱器換熱效量，更不利 于形成較大的過 冷度，因此冷凝器應采用逆流設計。其實對于蒸發(fā) 器來說，當制熱 時它的工作狀態(tài)也應是逆流，因此對于熱泵機型換 3熱器的設計，不管是蒸發(fā)器或是冷凝器我們都應使它在作為冷凝器 工作時為逆流。2. 翅片間距的選擇。冷凝器在室外工作，考慮到空氣質量以及化霜 時

9、凝結水的排除，翅片間距不應選得太小，以免臟堵或化霜排水不 暢。對于開窗翅片，若冷凝器選用單排時間距不應小于 1.2mm兩 排時不應小于1.6mm三排是不小于1.8mm（不推薦使用三排冷凝器）3. 針對除霜時的特殊回路設計?？紤]到除霜時盤管最底下受到盤管 上面化霜時流下的水的影響，這部分的霜會較難融化，因此我們在 進行回路設計時應考慮讓溫度最高的制冷劑流過這部分銅管，以確 保除霜效果，這 樣我們在進行回路設計時應確保一路的進口在盤管 的最下面。4. 對于僅為單冷機型的冷凝器設計因不用考慮制熱方面的因素，可 以適當減少流路 數(shù)以增加制冷劑流速，提高換熱效果，因為對于冷 凝器來說適當?shù)膲毫p失對于壓縮機能力的影響并不是很大，而且 冷凝器內的壓力降相對于排氣壓力所占的比例很少，對系統(tǒng)能力影 響不如蒸發(fā)器壓 降明顯，當然，過大的冷凝壓降會額外增加壓縮機 的功耗，影響能效比。三、關于換熱器設計的一些特殊流路對于制冷系統(tǒng)來說，換熱器中通常是氣液兩相共存的狀態(tài)，由于氣 體的比容比液體 要大很多，因此當制冷劑在氣態(tài)時其流速比液態(tài)時 大很多，相應的其流動阻力也會大很多，因此為了減少氣態(tài)時的阻力又不降低液態(tài)時流速，我們可以采用二叉樹型的流路形式來兼顧 二者，示意圖如下：冷凝器釆冃二叉樹形式回路菱發(fā)器采月二叉樹形式回路采用這樣的流路 設