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双正弦波片型表冷器的设计

2013-07-31陈文煜姚如生

中国高新技术企业·综合版 2013年6期
关键词:铜管流速换热器

陈文煜 姚如生

摘要:文章介绍了一种Φ12.7管新型双正弦波表冷器的设计以及与传统Φ16管表冷器的对比,并通过实测来验证Φ12.7管新型双正弦波表冷器在特定条件下的优势,同时浅析这种新型表冷器在大温差空调节能产品中的应用。

关建词:新型表冷器;表冷器设计;双正弦波片

中图分类号:TU831 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)17-0022-02

1 概述

在当今的市场经济中,厂家的生命力完全是靠产品的高性价比来支撑,在不影响产品质量的前提下,降低产品成本是厂家制胜的手段。对于要求换热量较小的空调设备,在机组高度受限定、又不能改变换热器迎风面积的情况下,采用传统Φ16管波纹型表冷器的制作成本高。为降低成本,开发一种Φ12.7管双正弦波片型表冷器来适应这类空调机组,同时在主导节能产品的潮流中,研发大温差换热器是一门课题,此类新型表冷器适合于大温差空调系统,在节能产品中有很大的开拓空间。

2 表冷器的设计

在空气处理机设计方案中常见到“机组的高度有限定(受机组安装空间限制),机组的截面风速有规定(≤2.5m/s),机组的换热量比较小”的情况。若采用传统Φ16管表冷器匹配,虽经调整水流程,但水流速仍然较低(<0.8m/s),表冷器最佳的水流速范围为0.8~1.6m/s,因流速低,表冷器的换热效果差,单位冷量的制作成本高,同时管路也有可能因流速低而容易沉积杂质,从而影响换热器的换热性能。对于这种型式的机组,如何在不降低表冷器性能的前提下降低其制造成本,只能从有效提高表冷器管路中的水流速、改变铝翅片的结构形式来提高表冷器的换热系数。

(1)翅片的改型,有些厂家是采用冲缝片来提高换热效果,但这种结构的表冷器容易积灰且难以清除,不宜采用;采用双正弦波片型翅片不但能有效地提高表冷器的换热系数,同时能防止积灰,适合选用。

(2)改变铜管管径,采用小径管Φ9.52铜管做表冷器管路,水流速得到提高,换热效果好,但管径太小稍微结垢就容易堵塞,使用寿命短,也不宜采用;采用径管Φ12.7铜管做表冷器管路,既能提高水速,又不易结垢,有效地提高了表冷器的换热系数,适合选用。

因此新型表冷器的设计方式定为:把原表冷器铜管Φ16×0.5mm、铝箔δ0.15mm(波纹型),改为铜管Φ12.7×0.41mm、铝箔δ0.115mm(双正弦波片型)。

3 换热性能的验证

(1)以吊顶式空气处理机KCD04为样机,试制Φ16管表冷器和Φ12.7管表冷器做性能对比试验,其中新型表冷器以片距为2.5mm和2.12mm各做一件。三件表冷器分别用A、B、C表示:表冷器A——Φ16×0.5铜管,铝片厚度δ0.15mm,片距2.5mm,波纹型翅片;表冷器B——Φ12.7×0.41铜管,铝片厚度δ0.115mm,片距2.5mm,双正弦波片型翅片;表冷器C——Φ12.7×0.41铜管,铝片厚度δ0.115mm,片距2.12mm,双正弦波片型翅片。

(2)验证结果,经公司测试中心检测,三件表冷器冷量均达到国标要求,并且新型表冷器比传统表冷器的换热效果更好(见表1):

三个表冷器在标准工况下,当名义风量4000m3/h,水温差5℃时,实测冷量均大于本公司空气处理机样本值;表冷器换热效果依次为AB>C。表冷器B换热量比表冷器A增加4.5%,阻力增加4.7%;表冷器C换热量比表冷器A增加10.8%,阻力增加20%。

按空气处理机样本标定值,KCD04表冷器标准工况下的冷量为27.7kW,按国标要求,机组实测供冷量应不低于额定值的93%,即在标准工况下,KCD04的实测供冷量只需27.7×0.93=25.77kW,即可满足国标要求。对于表冷器B,在标准工况下,当风量为4034m3/h,水温差5℃,水流速1m/s时,制冷量为30.34kW,比国标下限值25.77kW大15.1%;同样,表冷器C制冷量为32.1kW比国标下限值大24.6%。

基于上述两点,表冷器A除具有阻力低的优势之外,冷量和成本均不如其他两种;表冷器C虽然冷量最大,但阻力也最大,同时因片距小所耗的铝片也比表冷器B多,综合考虑表冷器的冷量、风阻和成本,表冷器B较为理想。至于表冷器B虽比表冷器A阻力稍大,因其冷量高于国标值15%,可通过调大片距来降低风阻,材料成本也可再降低。

4 新型表冷器在未来产品中的作用

在能源日趋紧缺的今天,产品的节能是永恒的主题,大温差换热器是节能产品研发的课题之一。据相关资料介绍:空调冷冻水系统和冷冻水的输送用电量约占总用电量的23%左右,因此水系统节能十分重要。在常规空调系统中,冷水供、回水温差为5℃(7℃/12℃);而大温差系统的冷水温差为8℃~10℃。由于冷水温差加大,相应的水量、水泵容量、水系统管道管径、水阀口径都可减小,工程初投资和运行费也随之降低,据不完全统计,设备初投资可降低5%~10%,年运行费可降低30%~50%。新型Φ12.7管表冷器的特性非常适应于大温差空调系统。

(1)表冷器的换热性能,由于大温差换热器的进出水温差比常规大,若采用传统Φ16管表冷器,会因水流速下降,导致表冷器换热能力下降,这样得不偿失。采用Φ12.7管表冷器,在相同的水量下,能有效提高水速和换热系数,从而提高表冷器的换热能力,真正达到节能的目的。

(2)表冷器的结构特点,新型Φ12.7管表冷器采用双正弦波片型翅片,不易积灰;表冷器水流速控制在0.8~1.6m/s以内,管道不易结垢。这样的换热器使用寿命长,是节能产品应具备的特征。

因此新型表冷器适合于大温差空调系统,在节能产品中有很大的使用前景。

5 结语

新型Φ12.7管表冷器比传统Φ16管表冷器的制造成本大幅度降低24.8%,并且换热效果更好,优于预期目标。

新型Φ12.7管表冷器适合用于做节能型大温差空调系统的换热器。

参考文献

[1] 许新明,等.空调系统冷水大温差运行特性分析[J].制冷,2001,(3).

[2] 马建荣.大温差低温送风空调机组机在地铁的应用

[J].制冷,2009,(6).

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