翅片管换热器内螺纹铝管参数优化

doi:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2024.06.008

摘要/Abstract

摘要： 随着空调系统铝应用的推进,一些企业正在探索铝管换热器和微通道换热器替代传统铜管换热器的方案。针对Φ5内螺纹铝管的齿形参数进行优化,给出管内制冷剂相变换热的计算方法,采用等泵功下与基准管的对比参数(KA/m)_e/(KA/m)₀衡量单位耗材的换热能力,分析5个齿形参数对换热性能的影响,随后筛选最优参数制作铝管换热器样件,并与铜管样件进行换热器单体实验对比。结果表明,齿数和齿高对换热的影响更明显,铝管优选参数为齿底宽0.156 mm、齿高0.20 mm、齿数45、齿顶角30°、螺旋角20°优化后铝管换热器的制冷量可达铜管样件的102.1%,制热量可达99.7%。

关键词: 翅片管换热器, 内螺纹铝管, 参数优化

Abstract: With the increasing application of aluminum tubes in air conditioning systems, some companies are exploring the scheme that using the aluminum-tube and microchannel heat exchangers as replacements for conventional copper-tube heat exchangers. Aims to optimize the groove parameters of Φ5 aluminum inner-grooved tubes and provides an analytical model for refrigerant phase-change heat transfer inside the tube. The heat transfer capacity per unit material consumption is analyzed by comparing the parameter (KA/m)_e/(KA/m)₀ at equal pump power. The influence of 5 groove parameters on heat transfer performance is investigated. An aluminum-tube heat exchanger with the optimal parameters is prepared, and the results are compared with a copper-tube sample by conducting heat exchanger performance experiments. The results show that groove number and height significantly impact heat transfer performance. The optimal parameters of an aluminum tube are 0.156 mm groove base width, 0.20 mm groove height, 45 groove number, 30° groove tip angle, and 20° helical angle. After optimization, the cooling and heating capacity of the aluminum-tube heat exchanger can reach 102.1% and 99.7% compared to the copper tube sample, respectively.

Key words: Fin-tube heat exchanger, Aluminum inner-grooved tube, Parameter optimization

中图分类号:

TM925
TK172

李宁, 孙西辉, 李丰, 黄汝普, 邹大枢, 黄东. 翅片管换热器内螺纹铝管参数优化[J]. 家电科技, 2024, 0(6): 46-51.

LI Ning, SUN Xihui, LI Feng, HUANG Rupu, ZOU Dashu, HUANG Dong. Parameter optimization of the aluminum inner-grooved tube in fin-tube heat exchangers[J]. Journal of Appliance Science & Technology, 2024, 0(6): 46-51.

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参考文献

[1] 赵日晶, 马志恒, 王守振, 等. 平行流微通道换热器结霜研究综述[J]. 家电科技, 2022(05): 62-70.
[2] 汪厚泰. 高效空调换热器内螺纹铜管的研究及应用[J]. 制冷与空调. 2010, 10(04): 27-34.
[3] 毛舒适, 陶乐仁, 李庆普, 等. R134a在螺纹管内冷凝换热及压降特性[J]. 轻工机械, 2018, 36(02): 25-30, 35.
[4] 吴生礼, 陶乐仁, 李庆普, 等. R134a在水平螺纹管内的冷凝换热特性研究[J]. 轻工机械, 2017, 35(05): 1-5.
[5] 毛舒适, 陶乐仁, 李庆普, 等. R134a在7 mm强化管内的冷凝传热特性[J]. 制冷技术, 2018, 38(05): 30-34.
[6] 申道明, 桂超, 刘亚萍, 等. 内螺纹管换热器的综合性能分析[J]. 低温工程. 2019(05): 14-20, 74.
[7] 梁翛, 蔡德华, 邓佳驹, 等. R410A在5 mm管内的沸腾换热及压降特性[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2019, 47(03): 1-6.
[8] 李庆普, 陶乐仁, 吴生礼, 等. 水平内螺纹管内R410A流动凝结换热的实验研究[J]. 制冷学报, 2018, 39(06): 37-45.
[9] 王学东, 柳建华, 韩赛赛. R404A在小管径管内流动沸腾换热特性研究[J]. 制冷学报, 2018, 39(01): 48-55.
[10] 王学东, 柳建华, 宋吉, 等. R404A小管径冷凝换热与压降关联式的适配性[J]. 制冷学报, 2017, 38(02): 22-28.
[11] 孙恺, 陈田青, 张瑞原, 等. V型小管径换热器仿真及实验研究[J]. 家电科技, 2023, 4(04): 70-73, 83.
[12] 吴极, 王瑾, 王哲旻, 等. 管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究[J]. 制冷学报, 2015, 36(06): 104-110.
[13] 吴照国, 丁国良, 任滔, 等. 5 mm管房间空调器流路的优化设计[J]. 制冷技术, 20100(2): 10-14.
[14] 高屹峰,宋吉,任滔,等. 5 mm铜管替代7 mm铜管窗式空调器的优化设计[J]. 家电科技, 2010(08): 76-78.
[15] 李俊峰, 玉鼎, 张文锋, 等. Φ5 mm换热器在R32系统中压降特性研究[J]. 制冷与空调, 2023, 23(05): 66-71.
[16] 尤顺义, 张静, 林灿洪, 等. 小管径内螺纹铜管在空调系统中的应用[J]. 制冷技术, 2010(02): 22-25.
[17] 赵可可, 杜顺祥, 吴尚杰. 小管径换热器在R410A空调系统上的应用[J]. 家电科技, 2011(08): 74-76.
[18] 杨丁丁, 柳建华, 宋吉, 等. 小管径内螺纹铜管在空调换热器上的应用分析[J]. 有色金属材料与工程, 2017, 38(06): 334-338.
[19] 苟秋平, 吴扬, 邓斌. 小管径铜管在家用热泵热水器蒸发器中的应用研究[J]. 制冷技术, 2013(03): 21-23.
[20] 陈剑波, 岳畏畏, 李静. 铝管替代铜管空调冷凝器传热特性研究[J]. 制冷学报, 2012, 33(03): 40-44, 67.
[21] 蔡运亮. 内螺纹铝管综合性能及应用前景分析[J]. 制冷与空调, 2014, 14(02): 11-14.
[22] 林灿洪, 何钦波,许成威,等. 全铝高效空调换热器的研究与应用[J]. 顺德职业技术学院学报, 2011, 9(02): 7-9, 18.
[23] 薛兴, 翁宗祥, 葛敏. 空气调节器用换热器高效传热内螺纹铜管研究[J]. 装备制造技术, 2014(10): 66-68.
[24] 唐华, 李成恩, 武滔. 强化内螺纹铜管传热的试验研究及分析[J]. 家电科技, 2019(01): 114-117.
[25] 黄翔超, 丁国良, 任凡,等. 5 mm强化管蒸发器中齿高对性能的影响及齿高优化[J]. 制冷技术, 2010(02): 5-9.
[26] 单永明. 不同内表面形式铜管传热和压损试验研究[J]. 广州化工, 2015(02): 116-118.
[27] 吴治将, 徐言生, 喻继江, 等. 空气源热泵热水器用变管径复合齿形内螺纹管换热器的实验研究[J]. 制冷, 2021, 40(04): 43-48.
[28] 朱冬生, 安冬旭, 李霞, 等. 高效复合强化换热器的管程性能[J]. 化工学报, 2014(02): 453-459.
[29] Kedzierski M A, Lin L.A Simple Correlation for Horizontal Microfin Tube Convective Boiling[J]. ASME journal of heat and mass transfer, 2023, 145(02).
[30] Choi J Y, Kedzierski M A, Domanski P A.Generalized pressure drop correlation for evaporation and condensation in smooth and micro-fin tubes[J]. NIST, 2001.
[31] Wu S, Luo B, Li F, et al.Theoretical design and drainage characteristic of a C-type heat exchanger in duct air conditioner[J]. Applied Thermal Engineering, 2024, 236.