廣東肇慶德通有限公司是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售工業(yè)風(fēng)機(jī)等通風(fēng)設(shè)備的專業(yè)廠家，30多年來一直專注于通風(fēng)設(shè)備的研究與開發(fā)。開發(fā)的系列工業(yè)風(fēng)機(jī)，能效指標(biāo)達(dá)到1級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)，屬于大流量、中低壓力系列，性能平穩(wěn)、區(qū)廣。本文主要詳解設(shè)計(jì)因素對(duì)工業(yè)風(fēng)機(jī)盤管換熱器傳熱性能的影響。
 

　　工業(yè)風(fēng)機(jī)換熱器(盤管)作為風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組實(shí)現(xiàn)熱量交換的核心部件,其傳熱性能的好壞直接影響到機(jī)組的效率和成本。風(fēng)機(jī)盤管的換熱器屬于整體串片肋片管式熱交換器,多采用銅管套鋁片的結(jié)構(gòu),銅管的管徑、管間距、管排數(shù),肋片的片型、片間距以及迎面風(fēng)速和漲管、清洗工藝等將直接影響盤管的換熱性能。在實(shí)踐應(yīng)用中,機(jī)組出現(xiàn)的如冷量不足、能耗偏大、運(yùn)行后風(fēng)量減小等問題大都與換熱器有關(guān)。
 

五大設(shè)計(jì)因素對(duì)工業(yè)風(fēng)機(jī)盤管換熱器傳熱性能的影響

 

　　影響工業(yè)風(fēng)機(jī)盤管換熱器傳熱性能的五大設(shè)計(jì)因素具體分析如下：
 

　　強(qiáng)化傳熱一直是國(guó)內(nèi)外熱交換器設(shè)計(jì)的主要方向。提高風(fēng)機(jī)盤管換熱器傳熱性能的主要措施是提高空氣側(cè)對(duì)流換熱能力。其中主要的一項(xiàng)工作是對(duì)肋片型式及肋片材料的改進(jìn);另一項(xiàng)工作是熱交換器的管排數(shù)以及肋片間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究。
 

　　1、肋片型式
 

　　換熱器肋片型式不同,傳熱效果就會(huì)不同。為了提高傳熱性能,近年來風(fēng)機(jī)盤管換熱器的肋片型式有了很大發(fā)展,目前除平板型外,還有波紋片、沖縫型肋片等。干工況下,迎面風(fēng)速為2.5~3.0m/s時(shí),波紋片的換熱性能可比平片高出25%左右;而沖縫型肋片比波紋片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可高出60%。波紋片、沖縫型肋片與平片相比,增加了氣流的紊流度,提高了空氣側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)。但是在獲得好的熱交換特性的同時(shí),不可避免地增加了空氣流動(dòng)阻力和動(dòng)力消耗。尤其是沖縫型肋片,在濕工況時(shí),冷凝水易聚積在條縫間,造成風(fēng)量明顯減少。而且,條縫片容易被積塵堵塞,長(zhǎng)期運(yùn)行后,堵塞情況會(huì)更嚴(yán)重,使冷量大幅度下降。因此提高沖縫型肋片換熱效率的關(guān)鍵在于減小其空氣阻力。由此可見,新的肋片型式雖然可以使機(jī)組結(jié)構(gòu)更為緊湊,但也有不足之處,設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合風(fēng)機(jī)盤管在空調(diào)系統(tǒng)中的工況條件,將換熱與阻力損失全面考慮。
 

　　2、肋片間距
 

　　肋片間距是影響換熱器傳熱面積和結(jié)構(gòu)尺寸的直接因素,還關(guān)系到風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行時(shí)的風(fēng)側(cè)壓力損失。較小的肋片間距雖然增大了換熱器的外表面積,但同時(shí)會(huì)使得風(fēng)側(cè)阻力加大。隨著肋片間距的減小,阻力則逐漸增加,濕工況下這種影響會(huì)更加明顯。
 

　　有些產(chǎn)品為了安全起見通過減小肋片間距而增加換熱面積,這樣做除了造成浪費(fèi)材料以外,還可能會(huì)降低機(jī)組的實(shí)際換熱量。在給定的換熱器尺寸和風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線下,壓力損失的提高必然會(huì)引起空氣流速的降低,并使空氣與肋片壁面之間的傳熱溫差減弱,這樣冷量不但不增加反而會(huì)有減少的趨勢(shì)。合理的片距正是綜合了熱交換面積和空氣側(cè)換熱系數(shù)這兩方面的因素而確定的。
 

　　3、管簇排數(shù)
 

　　保證傳熱面積的同時(shí),機(jī)組的換熱器可以采用不同的排數(shù)。常見的有2排和3排,2排多用于小型號(hào)的機(jī)組,較大的機(jī)組也有采用4排和6排的。雖然增加排數(shù)能增加換熱器的接觸系數(shù),但是排數(shù)的增加也將使空氣阻力增加。而且排數(shù)過多時(shí),后面幾排還會(huì)因?yàn)樗c空氣之間溫差過小而減弱傳熱作用,所以排數(shù)也不宜過多。另外排數(shù)對(duì)換熱器的維護(hù)與壽命影響也較大,通常排數(shù)超過6排就會(huì)妨礙清掃工作。
 

　　國(guó)內(nèi)曾對(duì)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組進(jìn)行過改進(jìn)設(shè)計(jì),機(jī)組結(jié)構(gòu)尺寸不變,所配風(fēng)機(jī)及電機(jī)型號(hào)不變,僅將熱交換器由3排改為2排。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示空氣阻力約降低30%,而且可以通過增加的空氣流量來保證機(jī)組供冷量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。可見,2排管熱交換器傳熱系數(shù)大、風(fēng)側(cè)阻力小,而且大幅度減少了原材料的投入,這樣就為某些型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管向小型化和輕型化發(fā)展提供了可能性。
 

　　4、迎面風(fēng)速
 

　　對(duì)于工業(yè)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組來說,低的迎面風(fēng)速雖能提高換熱器的接觸系數(shù),但對(duì)傳熱性能總的影響不大,設(shè)計(jì)風(fēng)速過低還會(huì)引起產(chǎn)品尺寸和初投資的增加。
 

　　有的機(jī)組,雖然設(shè)計(jì)采用的迎面風(fēng)速值比較合理,但實(shí)際的風(fēng)速并不均勻,從而影響了換熱器的使用性能。針對(duì)這種情況一項(xiàng)研究采用了導(dǎo)流葉片來促使氣流均勻化。經(jīng)測(cè)試表明,迎面風(fēng)速分布要比未采用導(dǎo)流葉片時(shí)均勻,zui大風(fēng)速與zui小風(fēng)速的差值減小了0.5倍左右。加裝導(dǎo)流葉片后由于通過管束的風(fēng)速趨于均勻,換熱器的傳熱表面得到充分利用,換熱量提高約4~11%,可見這種方法具有一定的可行性。
 

　　此外,迎面風(fēng)速的確定還與前面所述的片型、片距以及肋片材料有關(guān)。
 

　　5、肋片材料
 

　　工業(yè)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組換熱器采用普通鋁質(zhì)肋片,它在使用中存在如下問題:首先,肋片在干濕交替的工作中,其表面會(huì)形成氧化層,加大了傳熱熱阻;其次,濕工況作業(yè)時(shí),空氣中的水分冷凝附著在肋片上,導(dǎo)致空氣阻力增加。
 

　　在風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)中,夏季供冷時(shí)換熱器作為表冷器往往對(duì)空氣進(jìn)行冷卻減濕處理,產(chǎn)品設(shè)計(jì)也主要考慮供冷時(shí)的工況。風(fēng)量是空調(diào)工程設(shè)計(jì)中風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組選用計(jì)算的重要參數(shù),這種干、濕工況下風(fēng)量的顯著變化勢(shì)必影響到工程設(shè)計(jì)和空調(diào)效果。
 

　　肋片材料采用預(yù)涂膜鋁箔是解決問題的有效方法。預(yù)涂膜鋁箔是素材鋁箔經(jīng)過脫脂、水洗、干燥處理后,在其表面涂布涂料使其成為一種親水性和耐腐蝕的材料。由于涂覆層的親水性作用,盡可能減小了水和肋片表面的潤(rùn)濕角,使冷凝水極易從肋片表面流下。與普通材料的肋片比較,經(jīng)親水處理后的肋片表面在濕工況下的阻力可減小40%。使用了親水肋片材料的機(jī)組干、濕工況下風(fēng)量也沒有太明顯的變化,更有利于工程中機(jī)組的選型和使用。除此之外,采用預(yù)涂膜鋁箔肋片材料有降低機(jī)組運(yùn)行噪音,延長(zhǎng)換熱器使用壽命的效果。