冷藏柜风冷冷凝器流动传热的影响因素分析

　　1 引言

　　食堂、餐馆等场所常用冷藏柜对鱼虾、肉类等食物进行冷藏保鲜，而这样的冷藏柜放置的环境往往是温度相对较高、湿度大、空气中油蒸汽浓度较高的相对恶劣环境。在如此工作环境下，冷藏柜的制冷性能受到很大的影响，运行一段时间后常常出现制冷量下降、冷凝压力较高、压缩机排气温度升高等状况，若使用维护不当，冷藏柜将很容易出现的压缩机卡缸、管路蚀穿泄漏等故障[1]。

　　分析其原因，主要是风冷冷凝器的冷却介质即空气的来源品质较差，翅片式冷凝器容易结垢，导致空气流动、传热性能下降，造成冷凝温度和压力升高，最终对制冷系统造成致命的影响。因此，有必要对冷藏柜的风冷冷凝器进行研究和分析，以利于冷藏柜的长期较高效率的运行。

　　2 理论计算及影响流动传热因素分析

　　翅片式冷凝器的传热热阻分为空气与翅片管对流换热热阻、管壁导热热阻、制冷剂与管壁对流换热热阻，设计时往往还要考虑管内外的污垢热阻。这其中空气侧对流换热热阻占总传热热阻较大份额，对传热系数有重要的影响。研究冷凝器的管排数、肋片间距等结构参数对空气侧换热系数、空气流动阻力等的影响，有利于优化设计换热器。

　　2.1 理论计算条件

　　翅片式换热器翅片型式不同，传热效果有较大差异。为了强化传热，近些年在平翅片基础上，出现了波纹片、开窗片等。考虑研究工作实用性和普遍性，这里只考虑平翅片。考虑到食堂冷藏柜工作环境温度湿度大、油蒸汽浓度高，翅片容易结垢，翅片间距应比普通冷藏柜和家用空调冷凝器稍宽。冷藏柜的冷凝器一般和压缩机一起放置在柜顶，因此冷凝器高度一般不超过500mm，且考虑到安装一台风机，迎风面应接近正方形。采取较高的迎面风速可以让体积尽量减小。因此，翅片式冷凝器采用正三角形排列，管间距s1=25.4mm，排间距s2=22mm。对换热量Qk=3kW的翅片式冷凝器进行不同管排数、翅片间距和迎面风速的理论研究。空气进口温度tin=35℃ ，出口温度tout=43℃ ，由此得到空气定性温度tm=39℃ ，密度ρ=1.09kg/m³，定压比热cp=1.103kJ/(kg.K) ，运动粘度υm=17.5×10^-6m²/s，热导率λf=0.0264W/( m².K) 。

　　空气侧换热属于流体横向流过肋片管簇的整张平套片换热，空气侧换热系数采用计算公式如下:

　　制冷剂侧换热属于蒸汽在管内冷凝换热，换热系数采用计算公式如下:

　　其中rs为汽化潜热，tk为冷凝温度，tw为管壁温度，di为管内径，Bm为制冷剂冷凝液膜组合物性参数，。