全铝高效空调换热器的研究与应用

　　随着国家节能、减排、降耗步伐的推进，现今通过技术创新降低产品成本，减少能耗，是所有企业产品研发中的重要课题。在中国，每年约 60%铜需要进口。粗略计算，一台空调成品要使用10 kg 左右的铜管，2011年市场预测，年产量约为 8 500 万台，则总耗铜量约 8.5亿千克，按目前国内铜年总需求 400 万 t 计算，空调用铜占 21.3%，按现有市场铜价 4.8 万元 /t 计算则高达408 亿元人民币。因此，在空调上减少对铜的消耗，对我国整个资源、环境和经济战略有重要的积极作用。

　　空调用铝替代铜方案目前已经全面涉及到空调的各个零部件当中，铜替代技术的研发[1- 6]在多数空调企业当中进行。空调换热器的铜替代方案有全铝制翅片式换热器和铝制平行流换热器，目前铝制平行流换热器家用空调已成功在市面场上推出，而全铝制翅片式换热器的研发方案受制于国内大多数企业科研力度不够和制造加工水平有限，目前还存在加工、焊接等技术难题[7]。而多数空调厂家研发的铝管替代，只成功用于室内外机连接管，用于制冷管路(各种连接管、配管)的铝管仍在研究当中。

　　本文开展了对全铝制翅片式换热器的性能试验研究，通过采用新型内螺纹管和对换热器管路进行优化的方法制作换热器并测试整机的性能，从而探讨全铝制翅片式换热器在空调器上运用的可能性。

　　1 实验方案

　　1.1 试验方法

　　采用4种不同类型的铝管 (见图1) 制作蒸发器和冷凝器，并分别制作成 4 台 2HP 的样机，对 4 台样机在同种工况下进行性能测试，以便挑选最优的铝管，然后以最优的铝管制作蒸发器和冷凝器，并对换热器流路进行优化，再进行整机性能测试。

　　1.2 实验装置

　　实验研究所用的装置是标准的空调焓差实验室 (国家日用电器质量监督中心委托研制)，热电偶分辨率：0.1℃;功率表和电流表：0.5 级;精密压力表：0.2 级。

　　2 实验结果及分析

　　2.1 不同类型铝管换热性能

　　图 2 为不同齿形铝管管内蒸发换热系数随管内制冷剂流量的变化情况，换热系数随着制冷剂流量的增加而增大，流量一定时，光滑管换热系数最小，N 型 2 次内螺纹铝管换热系数最大，这表明管内螺纹不同其换热性能会有所不同。

　　图 3 为不同齿形铝管压降随管内制冷剂流量的变化情况，从图中可以看出，制冷剂流量越大，冷媒压降也越大，这是因为流速越大，流动阻力就越大。压降降幅最大的是 N型 2 次内螺纹铝管。

　　图 4 为不同齿形铝管蒸发器换热量随管内制冷剂流量的变化情况，换热量随着制冷剂流量的增大而增大，以流量 300 Kg(/m2·s) 为基准进行比较，N 型 2 次内螺纹蒸发器换热量为 5 038 W，瘦齿管为 5 020 W，普通齿为 4 990 W，光管为 4 708 W。