热管换热器在房间空调器上的应用.docxVIP

1996年10月JOURNALOFXI’ANJIAOTONGUNIVERSITYOct.1996热管换热器在房间空调器上的应用鱼剑琳张华王宜义吴业正金立文(西安交通大学,710049,西安)摘要针对目前现有房间空调器在潮湿地区使用时,因其除湿量不足而不能很好地创造出室内舒适性环境这一问题,提出在不改变房间空调器原有配置的压缩机、冷凝器、蒸发器及毛细管的情况下,加上重力式热管换热器,可以显著地增加空调器的除湿量,并使空调器的出风温湿度适宜,而空调器的制冷量和功耗基本不变;所需的重力式热管换热器换热面积不超过蒸发器换热面积的2倍;重力式热管换热器在空调器上布置可行.关键词:热管换热器房间空调器除湿中国图书资料分类法分类号:TU831前言0目前,现有房间空调器在潮湿气候地区使用时,因其除湿量不足,使得房间内舒适性较差.其根本原因在于,目前厂家在空调器设计中仅考虑除去房间的总热负荷,而没有考虑到房间热负荷本身的特点.实际上,房间的热负荷是由显热负荷和潜热负荷两部分组成.在潮湿地区,潜热负荷在总热负荷中所占的比例较大,现有房间空调器在潮湿地区使用时,因除湿量较小,相应除去的潜热负荷亦较少,因而房间内空调效果并不理想,舒适性较差.现有房间空调器作除湿运行时,可通过减小空气流量来增加除湿量,但随着风量的减少,房间空调器的制冷量也减少,不能满足除去总热负荷的要求;同时,送风温度较低,相对湿度较大,这2种结果必然导致房间的舒适性较差.针对潮湿地区空调总热负荷中潜热负荷所占比例较大这一问题,目前在常规大型空调系统中利用除湿转轮或回转盘管换热器来增加系统的除湿能力,能较好地控制室内湿度,满足室内舒适性要求1～2.本文提出将重力式热管换热器应用于房间空调器中,可以保证空调器的制冷量和功耗基本不变,而除湿量却显著地增加,同时空调器的送风温湿度适宜,从而可以解决目前现有房间空调器在潮湿地区使用时,因除湿量不足而造成房间内舒适性较差这一问题.收到日期:1995209204.鱼剑琳:男,1963年3月生,能源与动力工程学院供热通风空调工程系,讲师.第10期鱼剑琳等:热管换热器在房间空调器上的应用651原理分析1.1重力式热管换热器工作原理重力式热管换热器是由多根重力热管组成.如图1所示,一根重力热管由加热段(即蒸发段le)、绝热段(即传输段la)、冷却段(即凝结段lc)3个部分组成.当热源(如热空气)对蒸发段加热时,管内工作液吸热蒸发,蒸气流向凝结段,在凝结段受外界冷源(如冷空气)冷却作用,蒸气凝结,在重力作用下,凝结液回流到蒸发段,如此往复便把热量由热源传至冷源.因重力热管是靠传输潜热的方式来传送热量的,所以其传热能力大,在较小的传热温差下也可传送较多的热量.特别是气2气式重力热管换热器,在加热段和冷却段的外表面均可设置肋片,用以增大换热面积、强化换热效果.由于热管本身不生热、不耗热、也不蓄热,蒸发段吸收的热量与凝结段放出的热量相等,因此两段的外表面积可因两段的热流密度不同而不同3.目前,这种气2气式重力热管换热器在余热回收、蒸发式冷却中已获得广泛应用.1.2加热管换热器后房间空调器的空气处理过程如图2所示,加热管换热器后空气处理的流程是:室内被处理空气(进风)先经过热管换热器的蒸发段,空气放出显热温度降低;然后经过蒸发器,空气降温去湿;再经过热管换热器的凝结段,空气吸收热量,温度升高;最后送入室内.空气处理过程表示在焓湿图上如图3的1→1′→2’→2所示.未加热管的换热器前室内空气的处理过程在图3上是1→2.假定1台房间空调器的制冷量在加热管换4图1重力热管工作原理热器的前后不变,同时室内空气流量也不变.由于蒸发器的冷却效率只与肋管排数、迎面风速及空气的物性有关5,而空气的物性在加热管换热器的前后变化亦很小,因此,加热管换热器前后蒸发器的冷却效率是不变的,即图2加热管换热器后室内空气的流程(h1-h2)/(h1-hs)=因为空调器的制冷量和空气流量不变,则有(h1′-h2′)(h1′-′)(1)hs(h1-(h1-h2)=hs)=(h1′-(h1′-h2′)(2)根据(1)、(2)式可得′)()3hs=hs-(h1-h1′)()4hs′′(4)式中(h1-h1′)即是空气经过热管换热器蒸发段后的等湿焓降;由(4)式可知,hshs,因此s′点必位于s点之下;由图3可知,连线1′s′较连线1s平坦.由热管换热器的热平衡可知西安交通大学学报第30卷66(h1-h1′)=(h2″-h2′)(5)因空气流经热管换热器蒸发段和凝结段时只是交换显热,因此由(5)式可得t1-t1′=t2″-由(2)式和(5)式又得h1-h2″=h1-(6)t2′(7)h2由图3可知,连线12″与1′s′平行,即知连线12″较连线12平坦.由上述分析可知,房间空调器加热管换热器后,室内空