空调性能试验装置用分离组合式空气热回收器的传热性能分析

　　1 引言

　　近年来,我国制冷空调设备、产品的数量和种类迅速增加。为控制产品质量、检测产品的性能和保证制冷空调行业的良性发展,需要对制冷空调设备的性能进行科学的检测[1]。常见的测试方法有房间型量热计法、空气焓差法等。一般制冷空调检测室用隔热墙分成室内侧和室外侧,分别形成室内室外工况条件,室内侧主要提供给被试机的室内机检测使用,室外侧为被试机的室外机制造相应的环境工况。同时室内、外侧分别装有空气再处理机组,以保持室内、外侧的空气循环和规定的试验工况条件[2]。亦即室内、外侧需要同时分别对两个环境中的空气进行加热和冷却,这样的检测系统中同时存在供热(冷)和排热(冷)的处理过程,采用传统环境处理的方法消耗了大量的能源。若能将需排掉的热(冷)量转移到需热(冷)的地方,就能有效地利用能源。目前热回收设备种类很多,主要有全热交换器、板式换热器、中间冷媒式换热器及热管换热器等[3]。其中分离式热管以其具有可实现远距离传热、可实现一种流体与多种流体间的换热,具有良好的密封性能、方便顺逆流混合布置等优点,在热回收方面扮演越来越重要的角色[4]。

　　当分离式热管管排数大于1时,管排的排列方式不同,热管的工作性能也随之发生变化。李志亮等研究了4种不同管排方式的排列组合对热管工质温度、管壁温度以及单排热管的吸热量的影响,并分析了各种排列用于烟气废热LiBr-H2O制冷机的优缺点,结果表明,通过改变管排的排列方式,使得第一排迎风面热管管内工质温度明显下降,末排管壁温也明显升高。这就可避免高温侧因管内压力过高的安全性问题,还可避免因低温侧温度低带来的露点腐蚀问题[5]。石定明等研究了不同管排组合对热管换热器温度分布的影响,总结了避免露点腐蚀的管排组合规律:要从高温到低温方向蒸发段和冷凝段管排比和传热面积比增大,越靠后,管排比越大,即位置靠前的管一般面积比小于总传热面积比,靠后热管传热面积比大于总传热面积比[6, 7]。

　　本文主要研究将分离组合式空气热回收器(以下称/空气热回收器0)用于空调性能试验装置的能量回收,采用离散型计算方法[8],对矩形平直翅片管作为蒸发段和冷凝段的不同管排组合方式进行分析比较,分析管排组合方式的不同对蒸发段和冷凝段的空气温度及空气热回收器的换热量的影响。通过计算获得空气热回收器的最佳管排排列方式,为实际工程应用提供理论依据。

　　2 工作原理

　　空气热回收器的结构如图1所示。

　　室外侧的热空气在风机的作用下流过空气热回收器的蒸发段,蒸发段受热,工质蒸发,吸收汽化潜热,且其内部蒸汽压力升高,产生的蒸汽通过蒸汽上升管到达冷凝段;室内侧的冷空气在风机的作用下流过空气热回收器,使得管内工质释放出潜热而凝结成液体,在重力作用下,经液体下降管回到蒸发段,如此循环往复运行。