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空氣能熱泵熱交換器的設(shè)計(jì)與選擇
來源:  作者:  發(fā)布于:2013/6/21 11:57:51  點(diǎn)擊量:
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熱交換器是空氣能熱泵中的重要設(shè)備。陳壓縮機(jī)的質(zhì)量外,熱交換器的好壞對空氣能熱泵性能也有很大影響,熱交換器的傳熱系數(shù)影響傳熱溫差并直接關(guān)系到熱泵的性能系數(shù);熱交換器的尺寸、重量、材料影響空氣能熱泵的總體積、重量和成本;熱文換器中介質(zhì)的流動阻力影響循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性并引起泵和風(fēng)機(jī)的附加功耗。所以正確選擇和設(shè)計(jì)熱交換器、采取各種措施強(qiáng)化傳熱是設(shè)計(jì)高效、經(jīng)濟(jì)空氣能熱泵的重要因素,并在某種程度上說又是最困難的事情。技照優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想,熱就過去總的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)最佳,即它所花的年度總費(fèi)用(包括初投資、運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi))應(yīng)最低。此外,考慮到它是整個(gè)熱泵系統(tǒng)中的一部分, 與壓縮機(jī)、控制機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)的其它部分構(gòu)成一個(gè)相互制約的整體,所以熱交換器的優(yōu)化也不是孤立的,而要在其它各部件優(yōu)化使熱泵達(dá)到期望工況的情況下才能實(shí)現(xiàn)。 
    熱交換器有各種不同的結(jié)構(gòu)型式和幾何形狀,使用中工況的變化范圍又寬,所以事先從理論上精確地計(jì)算其尺寸大小是不現(xiàn)實(shí)的。熱交換器傳熱計(jì)算中所用的各種系數(shù)都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定的。 
    選擇和設(shè)計(jì)熱交換器要考慮以下因素:傳熱要求;壓降特性,幾何尺寸和價(jià)格。 
熱泵中的熱交換器所涉及到的傳熱過程無外乎兩種情況,即有集態(tài)改變的傳熱(如工質(zhì)的冷凝、蒸發(fā))和無集態(tài)改變的傳熱(如工質(zhì)的過冷、過熱,水和空氣側(cè)的換熱等)。
  大多數(shù)熱交換器中介質(zhì)都是強(qiáng)制流動,呈紊流流態(tài),換熱強(qiáng)度與雷諾數(shù)有關(guān)。提高雷諾們數(shù)(小管徑、高流速)有助于換熱加強(qiáng),但又要注意到會引起阻力損失增加,所以二者須兼顧。工質(zhì)與水發(fā)生熱交換時(shí)主要在工質(zhì)側(cè)采取強(qiáng)化換熱措施;工質(zhì)均空氣發(fā)生熱交換時(shí)強(qiáng)化換熱措施在空氣側(cè)。往往用加擾流板之類的結(jié)構(gòu)增加擾動破壞熱邊界層或用肋片結(jié)構(gòu)增加表面積的方法來強(qiáng)化傳熱。這類措施也同樣伴隨著阻力增大、能耗提高,故應(yīng)以所增加的能耗不致抵消所獲得的好處為限。 
  流體介質(zhì)與空氣發(fā)生熱交換的換熱器習(xí)慣上稱作“盤管”。 
  熱交換器必須考慮積垢問題,特別是水側(cè)和生氣側(cè)容易形成水垢、塵垢,工質(zhì)側(cè)還會形成油垢。這些污垢對傳熱的影響很大,0.1mm厚的水垢足以使傳熱系數(shù)下降一半。所以在熱交換器的結(jié)構(gòu)設(shè)討中應(yīng)注意到便于除垢。
 


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