霜層的增加使換熱器換熱效果降低，所以當(dāng)霜層達(dá)到一定值時(shí)，需要對(duì)換熱器進(jìn)行融霜，以提高換熱器及系統(tǒng)的性能，但融霜過(guò)程增加了額外的能量進(jìn)入系統(tǒng)，使系統(tǒng)性能下降，被冷卻的環(huán)境溫度上升。因此對(duì)蒸發(fā)器融霜特性的研究，對(duì)于提高換熱器的性能來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了一些研究。
實(shí)驗(yàn)研究了融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與不運(yùn)行后對(duì)蒸發(fā)器性能的影響，為融霜時(shí)確定風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在換熱器性能影響方面提供實(shí)驗(yàn)性依據(jù)。
1.實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試工況
一個(gè)配有各種測(cè)量設(shè)備的用于測(cè)試換熱器性能的風(fēng)道設(shè)置于測(cè)試室內(nèi)，如圖1所示。測(cè)試室內(nèi)設(shè)有預(yù)冷器，第二制冷劑采用乙二醇，乙二醇被R407C制冷機(jī)冷卻并送入預(yù)冷器對(duì)測(cè)試室降溫，測(cè)試室內(nèi)能對(duì)溫濕度進(jìn)行控制，對(duì)測(cè)試換熱器的融霜是采用常溫下乙二醇液體進(jìn)行的。
所有的實(shí)驗(yàn)均在恒定室內(nèi)溫度及相對(duì)溫度的條件下進(jìn)行的，在測(cè)試室的溫濕度未達(dá)到所需的工況要求時(shí)，第二制冷劑僅進(jìn)入預(yù)冷器。當(dāng)測(cè)試室溫度達(dá)到設(shè)計(jì)工況時(shí)，第二制冷劑進(jìn)入測(cè)試換熱器，并開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。測(cè)試工況見(jiàn)表1。
2.實(shí)驗(yàn)用換熱器結(jié)構(gòu)
本實(shí)驗(yàn)中采用了一個(gè)帶有百葉窗翅片的微型通道換熱器，換熱器翅片間距為1.69mm，百葉窗葉片間距為1.4mm，迎風(fēng)面積為0.226m2。換熱器的外型尺寸：長(zhǎng)為152mm、高為149mm、寬為21mm。具體外形結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3.融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與不運(yùn)行時(shí)的換熱器性能實(shí)驗(yàn)研究
當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到0℃、相對(duì)濕度為70%時(shí)，控制通過(guò)換熱器的面風(fēng)速為0.9m/s，并將溫度為-14.5℃的第二制冷劑供入測(cè)試換熱器內(nèi)，同時(shí)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。由于換熱器表面開(kāi)始結(jié)霜，換熱器空氣側(cè)的壓降dp將增加，當(dāng)換熱器表面的壓力降dp增到5倍于干表面狀態(tài)下的空氣壓降值時(shí)，停止對(duì)換熱器供泠，將常溫下20℃的乙二醇供入換熱器中，進(jìn)行融霜，融霜時(shí)間為3min，融霜結(jié)束后，轉(zhuǎn)換閥門(mén)繼續(xù)開(kāi)始對(duì)換熱器供冷，直至下一次融霜。圖3為在融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)與不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶有15次凍融循環(huán)的換熱器壓力降dp隨時(shí)間t的變化比較圖。
在融霜時(shí)無(wú)論風(fēng)機(jī)是處于運(yùn)行狀態(tài)還是不運(yùn)行狀態(tài)，在每一結(jié)霜循環(huán)中，由于霜層的不斷累積，換熱器空氣側(cè)的壓降dp隨時(shí)間t均不斷的增加，但對(duì)應(yīng)融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的情況，壓力降增加的速度較風(fēng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)慢，在同樣的融霜次數(shù)下，可運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。
同時(shí)注意到，對(duì)于兩個(gè)狀態(tài)下的凍融循環(huán)，在最初的若干個(gè)結(jié)霜循環(huán)中，起始的壓力降均出現(xiàn)增加，每一新循環(huán)的起始?jí)毫蹈哂谇耙粋€(gè)循環(huán)壓力降，這是因?yàn)槿谒枯^小，并全部滯留在換熱器表面。若干循環(huán)以后，融霜水從換熱器表面開(kāi)始排出，換熱器空氣側(cè)的壓降到達(dá)了一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)(如圖中的兩條虛線)。但在穩(wěn)定狀態(tài)，融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)霜循環(huán)起始?jí)毫档陀谠谌谒獣r(shí)風(fēng)機(jī)不運(yùn)行狀態(tài)的起始?jí)毫?如圖中的兩條虛線，上部虛線為風(fēng)機(jī)不運(yùn)時(shí)狀態(tài)，下部虛線為風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài))，這表明對(duì)于融霜時(shí)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，能增大換熱器表面的排凝水的能力，融霜結(jié)束時(shí)積存于換熱器表面的凝水量將減小，因而壓力降下降。
3.2融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與不運(yùn)行狀態(tài)下?lián)Q熱器制冷量的變化
在融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與不運(yùn)行狀態(tài)，換熱器在每一結(jié)霜循環(huán)的制冷量Q隨時(shí)間t有變化情況比較圖。圖中表明，對(duì)于兩種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)每一結(jié)霜循環(huán)，換熱器的制冷量Q均隨霜層的增加而減小，在每一次融霜后再次開(kāi)始制冷時(shí)，制冷量達(dá)到最大，比較兩種狀態(tài)的凍融循環(huán)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)循環(huán)，有著較大的制冷量Q，說(shuō)明其換熱性能比融霜時(shí)風(fēng)機(jī)不運(yùn)行狀態(tài)要好。
4結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與不運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)換熱器性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的研究，結(jié)果表明:
(1)對(duì)于每一凍融循環(huán)，需要經(jīng)過(guò)若干個(gè)凍融循環(huán)后，換熱器起始的壓力降開(kāi)始不變，但對(duì)于融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在穩(wěn)定狀態(tài)，換熱器結(jié)霜時(shí)的起始?jí)毫⒔档陀谌谒獣r(shí)風(fēng)機(jī)不運(yùn)行狀態(tài)的起始?jí)毫担?/span>
(2)融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)換熱器的排凝水能力大于融霜時(shí)風(fēng)機(jī)不運(yùn)行狀態(tài)的排凝水能力；
(3)對(duì)融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在結(jié)霜循環(huán)時(shí)，壓力降增加的速度較風(fēng)機(jī)不運(yùn)時(shí)慢，在同樣的融霜次數(shù)下，可運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間；
(4)對(duì)融霜時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在起始結(jié)霜時(shí)有著較大的制冷量，其換熱性能比融霜時(shí)風(fēng)機(jī)不運(yùn)狀態(tài)要好。