窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化

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基于模拟的冷凝器结构优化设计方法

Ｕｏ＞ｔＺｃＡｐｊ＜Ａｐｏ＜ △ ，
，
１．８０ｍｍ
｝＝１Ｌｍ
≤ｌｍｍ
Ｊｌ
＝
０２１ｋ／Ｋ．ｌＷｍ．
１
ａａ＝０２７ｍ．４４
．
ｌ＝１ｍｍＯ
（）能约束２性
（）５
Ｉ６ｔ４ ℃ ４℃ ｏ８
间距，ｕＴ，微通道宽度，ｒ内圆弧半径，ｔ扁管厚度，管内Ｔｉ萤道ＴｈＴ扃孔高度，Ｔ扁管内孔间距。
导热面积、ａ为单位管长空气侧换热面积，６为扁管的等效厚度，图ｌ～图３参数说明如下：的为扁管材料的导热系数，制冷剂侧换热系数，为空气侧换血为１＂１Ｈ翅片高度，Ｆ翅片间距，单个翅片宽度；ＦＬ百叶窗高度，Ｌ百热系数。结构优化变量向量助
Ｘ＝ｒ，，，，，，，，，，Ｔ）（（ＨＦ，３ｗ／ｐ）
式中，数说明加一下。构优化变量向量肿的元素称为结参结
２优化问题的数学描述、
为了获得换热和流通的综合性能较优的冷凝器，进行结构优化设计的目标函数、寸约束、能约束以及结构参数变化的控制方尺性式分别如下：
２１目标函数．
‘
｛ ’
ＩＩ
Ｉ
Ｉቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＩ
【
ｔ
Ｈ
ｒ
ｌ
—
Ｉ
ｌｌ

家用空调器中平行流冷凝器翅片参数对空气侧传热流动性能的影响

ＡｂｓｒｃＩｒｅｏｄｖｌｐｔｅａｐｉａｉｎｏａａｌｄｆｏｃｎｄｎｓｒｉｏｓｉｉｏｄｔｏｔａｔ：ｎｏｄｒｔｅｅｏｈｐｌｔｆｐｒｌｅｗｏｅｅｎｄｍｅｔａｒｃｎｉｉｎ，ｔｅｃｏｌｃｈｅｆｃｆｆｎｐａａｔｒｎｔｅａｒｓｄｅｔｔａｓｅｎｄｆｏｈｒｃｅｉｔｃｆｐｒｌｅｏｃｎｅｓｒｗａｆｅｔｏｉｒｍｅｅｓｏｈｉ—ｉｅｈａｒｎｆｒａｗｃａａｔｒｓｉｓｏａａｌｌｆｗｏｄｎｅｓｌｌｓｕｅｙｍｅｎｆｎｍｅｉａｉｌｔｎｂｓｄｏｍｐｒｃｌｈａｒｎｆｒａｄｐｅｓｒｒｐｃｒｅａｉｎ．ｔｄｉｄｂａｓｏｕｒｃｌｓｍｕａｉａｅｎｅｉｉａｅｔｔａｓｅｎｒｓｕｅｄｏｏｒｌｔｏｓｏ
舒朝晖罗艳陈焕新金听祥李丛来符卫红
（华中科技大学制冷与低温工程系武汉４０７）３０４
（阳恒立冷气设备股份有限公司岳阳岳
４４０）１００
摘要：了推广平行流冷凝器在家用空调器中的应用，据经验传热及压降关联式，用数值为根采
Ｔｅｕｔｓｏｈｔｒｄｃｎｈｎ’ ｅｇｔａｄｐｉｈｅｏｈｒｌｅｏｃｎｎｅｏｌａｓｈｉ— ｈｅｒｓｌｈｗｓｔａｅｕｉｇｔｅｆｉＳｈｉｈｎｔｆｔｅｐａａｌｌｆｗｏｄｅｓｒｃｕｄｒｉｅｔｅａｒｃｌｓｄｅｔｔａｓｅｏｆｉｉｎｎｅｓｒｒｐａｄｍａｅｌｔｅｃａｇｆｈａｒｎｆｒｐｒｏｍａｃｅｐ— ｉｅｈａｒｎｆｒｃｅｃｅｔａｄｐｒｓｕｅｄｏｎｋｉｌｈｎｅｏｅｔｔａｓｅｅｒｎｅｗｈｎａｔｆ

平行流式冷凝器及使用该冷凝器的空调器[实用新型专利]

专利名称：平行流式冷凝器及使用该冷凝器的空调器专利类型：实用新型专利
发明人：汪剑波,黄小军,李丰,程志明
申请号：CN201220134061.3
申请日：20120331
公开号：CN202660821U
公开日：
20130109
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种平行流式冷凝器及使用该冷凝器的空调器，平行流式冷凝器包括集流管、多孔扁管、翅片、隔片、输入管和输出管，其结构特征是冷凝器包括重叠布置的第一换热单元和第二换热单元，第一换热单元的一端的第一集流管上设置输入管，第二换热单元的一端的第三集流管上设置有输出管，第一集流管与第三集流管位于同侧，输入管与输出管位于同侧，第一换热单元与第二换热单元通过中间过渡管连接。

中间过渡管的一端作为输出端连接第一换热单元的一端的第一集流管，中间过渡管的另一端作为输入端连接第二换热单元的一端的第三集流管。

中间过渡管为铝管或铝合金管。

本实用新型具有结构简单合理、操作灵活、传热效率好和能效比高的特点。

申请人：广东美的电器股份有限公司
地址：528311 广东省佛山市顺德区北滘镇美的大道6号
国籍：CN
代理机构：佛山市粤顺知识产权代理事务所
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平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展

第3 卷第6期20 0年 2月Vol.31,No.6December. 2010平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展文章编号：0253-4339(2010)06-0039-07DOI编码：10.3969/j.issn. 0253-4339. 2010. 06. 039平行流换热器中热流体分布均匀性的研究进展鲁红亮1,2,3陶红歌1胡云鹏1胡浩茫1金听祥4陈焕新1(1 华中科技大学武汉 430074；2 上海硅酸盐研究所上海 200050；3 上海汽车集团股份有限公司上海 201804；4 广东志高空调有限公司佛山 528244)摘要由于带有一定倾斜角度的百叶窗式翅片、多流程和多管并列的独特结构，平行流换热器会产生两侧流体分布的问题，尤其是有相变的制冷剂流量在多个平行扁管中分配的均匀性变得异常重要，是影响换热器性能的关键，同时现有相关理论预测与实验结果有较大的差距，因此如何改进结构以促进制冷剂、空气更加低耗高效的换热是现在国内外相关研究机构的研究热点。

这里回顾了近年来国内外相关理论和实验研究成果，研究表明空气气流分布和单相、两相制冷剂流量在集管中分配的均匀性受工况、结构和流体流动特性影响很大,同时换热器传热是制冷剂和空气相互耦合的结果,任一流体分布不均都会导致部分管段低效甚至失效进而使换热器整体性能衰减。

关键词工程热物理；分布均匀性；综述；流量分配；平行流换热器；两相流中图分类号：TB657.5; TK172 文献标识码：AState-of-the-art of Thermo-fluid Uniform Distribution inMicrochannel Heat ExchangerLu Hongliang1,2,3 Tao Hongge1 Hu Yunpeng1 Hu Haomang1 Jin Tingxiang4 Chen Huanxin1 (1.Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, 430074, China; 2.Shanghai Institute of Ceramics, Shanghai, 200050, China; 3.SAIC Motor Co., Ltd., Shanghai, 201804, China; 4.Guangdong Chigo Air Conditioning Co.,ltd, Foshan, 528244, China)Abstract The distribution uniformity of refrigerant flow with phase change in parallel flat tubes is very important to the performance of heat exchangers. However, the existing predictions differ from the experimental data. Our review shows that the distribution uniformity of air flow and refrigerant flow in parallel flat tubes is greatly affected by working condition, structure, and fluid flow feature. It is suggested that the future research on the uniformity of both air flow distribution and refrigerant flow distribution in parallel flat tubes should be carried out to improve the performance of heat transfer in microchannel heat exchangers.Keywords Engineering thermophysics; Uniform distribution; Review; Flow distribution; Paralel flaw heat exchanger; Two phase flow平行流换热器的扁管一般有几十根，通道数通常有几百，同一流程内也有上百个通道，这些扁管并列的连接到两端的集管上，制冷剂由集管分流进入各个通道，换热后在另一端的集管合流进入下一个流程(见图1、2)，以往的分析中，为了简便一般认为制冷剂在诸多通道中的流量分配是均匀的。

平行流冷凝器百叶窗迎面风速的数值模拟

平行流冷凝器百叶窗迎面风速的数值模拟作者：丁铭侍园园黄永丽朱行来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2019年第09期【摘要】论文主要對迎面风速对平行流冷凝器空气侧百叶窗的空气流动和传热效果的影响进行了数值模拟，得到换热量和换热系数沿翅片变化的规律;对不同风速下温度、压力流场进行了对比;分析了不同风速下单位面积换热量与风阻的关系。

同时，论文做了空气侧压降与实验关联式对比验证，验证结果与论证基本一致，验证了模型的准确性。

【Abstract】This paper mainly numerical simulates the influence of the face velocity on the airflow and heat transfer effect of the louver fins on the multi-unit parallel-flow type condenser， and obtains the law of the change of heat transfer and heat transfer coefficient along the fins; compares the temperature and pressure-flow fields under different wind speeds; and analyzes the relationship between the heat transfer per unit area and windage under different wind speeds. At the same time，the paper makes a comparison of the air-side pressure drop and the experimental correlation， and the verification results were basically consistent with the argumentation， which verified the accuracy of the mode.【关键词】百叶窗翅片;空气侧压降;风阻;换热量;数值模拟【Keywords】louver fin; air-side pressure drop; windage; heat transfer; numerical simulation【中图分类号】TK124; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 【文献标志码】A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 【文章编号】1673-1069（2019）09-0150-031 引言汽车空调冷凝器作为一种风冷式冷凝器，其制冷效果很大程度上会受到外界环境变化的影响。

车用平行流式冷凝器流程扁管数布置的优化设计

车用平行流式冷凝器流程扁管数布置的优化设计谢翌; 刘钊铭; 李夔宁; 刘彬【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)016【总页数】8页(P126-133)【关键词】平流式冷凝器; 流程扁管数分配; 换热量; 冷媒压降; 优化设计【作者】谢翌; 刘钊铭; 李夔宁; 刘彬【作者单位】重庆大学汽车工程学院重庆 400044; 重庆大学能源与动力工程学院重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TK432在汽车空调系统中，R134a制冷剂已被广泛地接受并作为R12的良好无污染替代工质，但由于R134a冷凝压力高于R12，直接采用原有的管带式冷凝器会使系统换热性能下降。

与蛇形管带式相比，在相同迎风面积下平流式结构换热能力提高30%以上，而制冷剂侧阻力却只为管带式的1/5～1/3[1]，因而平流式冷凝器现被广泛地用于汽车空调系统中[2]。

大部分的平流式冷凝器由微通道扁管和百叶窗式翅片组成，结构较为复杂。

扁管结构，翅片结构和流程扁管数布置之间如何合理匹配从而使冷凝器性能达到最优仍然是车用冷凝器重点研究方向[3]。

冷凝器换热理论模型的建立，主要是从翅片侧和扁管微通道侧两方面进行。

对于百叶窗式翅片传热与风阻研究，Davenport[4]在20世纪80年代利用不同的百叶窗翅片进行了大量的实验，总结了不同雷诺数下，百叶窗翅片的传热因子j和摩擦阻力因子f与百叶窗结构(角度、间距、高度、长度和翅片高度)的经验关联式。

Aoki[5]、Webb等[6，7]先后研究了翅片结构对空气侧的换热系数和摩擦阻力的影响，其中Aoki验证了翅片角度与翅片间距的变化对换热系数的影响，Webb基于流动可视化的方法研究了翅片结构变化对换热时空气流动特性的影响。

Chang等[8，9]采用91种不同结构参数的翅片进行了大量试验；并基于实验结果和前人的相关经验公式拟合出了相应的f和j因子的关联式。

同原有的Davenport公式相比，该关联式在计算精度上有所提升。

窗式空调器平行流冷凝器流程

表2
一 39 22 17 15 13 11 9 7
不同流程数的冷凝器规划方案
二 17 13 11 11 9 7 6 三流程四五六
制冷剂出口时均达到了过冷状态。综合以上分析可知 , 冷凝器的流程数并非越多越好, 以六流程、三流程为宜。
单流程双流程三流程四流程五流程六流程七流程八流程
Abstract Establishes a steady simulat io n model of the condenser by e mpir ica l cor r ela tio n of flow and he at tr ansf er per fo r mance o f lo uver f in and f luid in m ini cha nne l tube and E - N T U metho d. P erf or ms the sim ulatio n and analy sis o f co ndensing hea t and ref r ige rant pr essure dr o p fo r the scheme s w ith dif fe rent number of pa sses and tube s and obtains the o ptima l schem e fo r the to tal tube number o f 39. Keywords pa ss number, plat tube number , par allel f lo w type co ndense r, w indow type air condit io ne r
A a , A r , h a , h r , Ga 分别为扁管外表面积、内表

多元平行流式冷凝器的仿真与优化

ｏｔｅａｎｂｅｅｖｄｉｈｅｐｒｌｅ — ｌｗｙｏｄｅｓｒ；ｔｅｅｘｓｓｐｉｌｍａｓｆｏｗｈｃａｅｕｒｉｈｒｈｅｔｅ・ｕｌｔｃｅｒｃｉｅｎｔａａｌｌ— ｆｏｔｐｅｃｎｎｅｈｒｅｉｔａｏｔｍａｓｗｉｈｍｋｓｓｅｈｇｅａｘ－ｌｃａｅｕｎｒｌｗｅｅｓｒｄｒｐ．ｈｎｇｄｅｏｒｐｒｓｅｏＫｅｏｄｓ：ｍｕｌｙｗｒｔｕｔｐａｌｌ—ｆｏｔｐｅｃｎｄｎｅ；ｓｍｕｌｔｏｉ— ｎｉａｌｅｌｗｙｏｅｓｒｉａｉｎ；ｏｔｍｉａｉｎｒｐｉｚｔｏ
ＡｂｔａｔＴｅｃｌｕａｉｎｍｏｅｆｍｕｔ —ｕｉｐｒｌｌｌｗｐｏｄｎｅｓａｌｈｄＨｅｔｒｎｆｒａｄｆｗｐｒｒｎｅｓｒｃ：ｈａｃｌｔｄｌｏｌｏｉｎｔａａｌ —ｆｅｏｔｅｃｎｅｓｒｉｅｔｂｉｅ．ａａｓｎｏｅｏｍａｃｙｓｓｔｅｌｆｉｈｉｅｅｔｉａｉｎｏｉｓｅｄ，ｍｂｅｔｅｅａｕｅｒｆｇｒｎｅｅａｕｅ，ｉｏｔｔｅｅａｕｅａｄｍａｓｆｘａｅｓｍｕｎｔｅｄｆｒｎｔｔｆａｒｐｅａｉｎｍｐｒｔｒ，ｅｒｅａｔｔｍｐｒｔｒａｒｕｌｍｐｒｔｒｎｓｕｒｉ — ｆｓｕｏｔｉｅｔｌ
摘
要：建立多元平行流式冷凝器的计算模型，别对不同风速、境温度、冷剂温度、气出口温度和质量流量下分环制空

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窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化
摘要：本文简单介绍了窗机用的冷凝器，对窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化进行了尝试。

关键词：窗机平行流冷凝器优化
平行冷凝器是一种新型的换热器，具有高效、紧凑的特点，它最初是在汽车空调系统中应用的，近几年来被进一步推广应用到家用空调领域。

百叶窗翅片结构的换热性能比较高，平行流冷凝器空气侧一般都采用这种模式，制冷剂侧所采用的是小水力、直径多孔、扁管结构，其截面可以是圆形，这种结构能够强化空气侧和制冷剂侧传热，使平行流冷凝器具有换热系数高、结构紧凑并且质量轻、制冷剂充灌量不多的优点，已经成为了目前最有前途的换热器。

1 窗机用凝器的简单介绍
用空气冷却式冷凝器由于具有方便的特点，在小型氟利昂制冷装置中的应用很普遍。

强制通风式和自然对流式是冷凝器的两种基本形式。

强制通风的空气冷却式一般用于缺水或者无法提供水的场合，因为它的冷却介质是空气，尤其是在小型的制冷装置中，由于其制冷剂是氟利昂，更适合于强制通风的空气冷却式冷凝器的应用。

翅片式管簇式、强制通风的空气冷却式冷凝器一般用于窗式空调器中。

冷凝器是一种换热设备，它把由压缩机排出的高温高压过热制冷剂蒸气，以传热管壁和（或）翅片没媒介，传输热量给冷凝器外的空气，使过热
气态制冷剂冷凝成高温高压的液体。

在冷凝器中，制冷器要经过三个阶段的相态变化，即过热、两相和过冷。

在过热阶段和过冷阶段，制冷剂是单相的状态，其交换形式是显热交换，而在两相阶段，制冷器的交换方式则变成了潜热交换。

冷凝阶段是制冷器释放热量的主要阶段。

下面对平行流冷凝器空气侧的数值进行模拟分析，优化原有的平行流冷凝器，用特定公式计算，对窗式空调器的平行流冷凝器结构进行优化。

2 换热器的计算方法
设计计算和校核计算是换热器热计算的两种基本类型。

设计计算的目的是确定所需的换热面积，它的计算方法是把给定的介质种类、流量和进出口温度结合合适的换热器型式和布置方案，计算出总的传热系数。

校核计算则是针对确定的对象（已知换热器），核算其两侧的流体温度是否达到了预期值。

核算主要是依据下面三个方程式：
设计换热器的基本计算步骤是：一，根据热量守恒定律，对两种流体四个进出口温度中的未知温度进行计算；二，对涣散热器的形式
和布置方案进行选择，并且对两侧流体的表面传热系数和总传热系数进行计算；三，在了解进出口温度和流程布置的基础上计算出平均温差；把根据传热方程所计算出的传热面积与初选面积进行比较，如果两者不一致，就要对布置方案进行修改并且重新计算，直到二者一致为止。

3 对平行流冷凝器结构的优化
3.1 基本条件
首先，计算出平行流冷凝器的热负荷。

其次，注意平行冷凝器的工况。

窗式空调的空冷冷凝器名义工况在HB68-88《房间空气调节器用冷凝器、蒸发器》标准中有明确的规定，详见下图所示，对窗式空调器的空冷冷凝器名义工况进行了依次计算。

表1 空冷冷凝器名义工况
3.2 采取的基本步骤
计算出制冷剂的质量流量和空气体积量，这个计算用到的元素有：冷凝温度、排气温度和R407C的物性参数。

强制通风空气冷却式冷凝器的空气侧的进出口的温差通常为8-10℃，对于平行流冷凝器来说，这个空气侧的进出口温差相对来说比较大，换热效率也很高。

平行冷凝器的结构进行初步规划。

平行冷凝器采用的结构是弧形百叶窗翅片和多孔扁管结构，对百叶窗翘片和多孔扁管几何尺寸的选择需要注意的问题是，要考虑到多孔扁管的尺寸情况，还要结合比较常用的百叶窗翅片结构参数。

空气侧表面的传热系数。

强化传热的设置位置是表面传热系数较小的空气侧，但是在冷凝器上，其冷凝剂侧的传热系数要大于空气侧的传热系数，因此，应运而生了多种的扩展助化表面，翅片也出现了多种样式。

目前，由于科技的局限性，还未能从理论上分析翅化表面的流动过程和传热过程进行分析，主要还是借助于实验手段，并且是只能在一定条件下归纳总结的关联式才能应用。

制冷剂侧表面的传热系数。

在小水力直径的多孔扁管内的流动的制冷剂蒸气，其流动换热需要经过的阶段有：过热、两相和过冷，其中，制冷剂发生显热交换的有过热和过冷阶段，
而制冷剂发生潜热交换的是两相阶段。

两相阶段是制冷器释放热量的主要阶段，为了方便对冷剂侧表面传热系数的计算，把冷凝器中制冷剂所处的阶段均假设为两相阶段。

依据得出的系数计算出总传热系数，确定冷凝器的尺寸，最后进行核对。

4 结语
综上所述，目前，对窗机用平行流冷凝器空气侧的结构进行优化还处在探寻摸索阶段，在当前提倡节能减排的形势下，这项研究的进行要本着节约能源和降低成本的目的来进行，只有这样才能使其适应社会发展的潮流。

参考文献
[1]袁秀玲.现代制冷空调理论应用与新技术[M].西安:西安交通大学出版社，2009,6.
[2]卜春贵.暧通空调节能技术探析[J].中国科技纵横,2010(23):222-222.
[3]陈华,邸倩倩,李惠玲．家用水冷空调器与风冷空调器运行性能比较[J]．建筑热能通风空调,2010(5):11-15.
[4]姬丽明、祁影霞、欧阳新萍．制冷剂气体水合物用于蓄冷空调中的探讨[J]．低温与超导中,2010 (11):58-62.
[5]刘中杰,刘丽娜.窗机室外侧风机风道系统CFD优化[J].价值工程，2010(15):167-167.。