冷凝器強制通風位置對換熱能力影響的研究

王 旭， 姚軍平， 秦 紅， 陳鳳云， 平永亮， 葉 航， 劉永強

（麥克斯（保定） 汽車空調(diào)系統(tǒng)有限公司， 河北保定 071000）

冷凝器是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的核心部件之一， 其作用是將由車內(nèi)吸收的熱量通過冷凝器釋放到空氣中， 從而實現(xiàn)對車內(nèi)空氣降溫的目的。 由此可見冷凝器的換熱能力高低對整個系統(tǒng)的制冷能力起著至關(guān)重要的作用， 而冷凝器通常被安裝在機艙前端，此處受整車設(shè)計的影響， 冷凝器的尺寸被限制在一定范圍內(nèi)， 從而使冷凝器最重要的設(shè)計參數(shù)——換熱面積被限制， 若不加以處理彌補， 就會使整車在高熱負荷的工況時出現(xiàn)制冷效果差的問題。 通常采用在冷凝器前端加裝電子扇的方式彌補此影響。 但目前電子扇的安裝位置沒有細致的研究， 僅僅只是考慮其可安裝性而已。 為了研究對冷凝器不同位置進行強化通風后對換熱性能的影響， 本試驗將冷凝器分成8個區(qū)域， 分別對這8個區(qū)域進行等風量的強制通風， 測得對應(yīng)的換熱量， 經(jīng)過分析對比， 最后得出對冷凝器哪些部分進行強制通風， 其效果最為明顯的結(jié)論。

1 試驗?zāi)Ｐ?/h2>

1） 選取我司某車型的三流程冷凝器做為試驗?zāi)Ｐ汀?冷凝器的具體參數(shù)如表1所示。

2） 為測定冷凝器不同位置進行強化通風對性能的影響， 將冷凝器分成8個區(qū)域 （圖1）， 其中1#～4#區(qū)域在冷凝器的第一流程， 5#、 6#在冷凝器第二流程， 7#、 8#在冷凝器第三流程。

3） 制作一個出風口尺寸為40×250 mm的強化通風裝置 （圖2）， 為冷凝器不同的區(qū)域進行強制通風。 強制通風裝置的鼓風機風量固定為570 m3／h。

表1 冷凝器具體參數(shù)

2 試驗工況

1） 本試驗按照冷凝器性能試驗臺工況進行，具體如表2所示。

表2 試驗工況

2） 試驗中分別對圖1中的8個區(qū)域進行強制通風， 測出相應(yīng)的冷凝器換熱量。

3 試驗結(jié)果及分析

在冷凝器迎面風速為4.5 m／s時， 分別對8個區(qū)域進行強制通風后， 其換熱量測試結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知， 在給冷凝器的1#、 2#， 7#、 8#區(qū)域強制通風時， 對其換熱量的提升效果最為顯著， 其他各區(qū)域強制通風后， 對換熱量影響很小。

在冷凝器迎面風速為6 m／s時， 分別對8個區(qū)域進行強制通風后， 其換熱量測試結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知， 同樣在給冷凝器的1#、 2#， 7#、 8#區(qū)域強制通風時， 對其換熱量的提升效果最為顯著， 其他各區(qū)域強制通風后， 對換熱量影響很小。

通過上述試驗結(jié)果可知， 在不同的冷凝器迎面風速下， 都是給1#、 2#， 7#、 8#區(qū)域強制通風對換熱量的影響最為顯著。 其原因為： 1#、 2#區(qū)域為制冷劑剛進入冷凝器的區(qū)域， 此時制冷劑還沒有液化相變， 此時的換熱為顯熱換熱， 對溫差比較敏感。 同理， 7#、 8#區(qū)域為冷凝器過冷段， 此時的制冷劑已完全相變?yōu)橐簯B(tài)制冷劑， 換熱同樣為顯熱換熱， 對溫差敏感。 而3#、 4#、 5#、 6#區(qū)域內(nèi)， 制冷劑在由氣態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)的過程中， 此時發(fā)生的主要是沒有溫度變化的潛熱換熱， 對溫差不敏感， 所以對這部分區(qū)域強制通風效果不明顯。

同時， 對比1#、 2#， 7#、 8#區(qū)域的影響程度， 1#、2#區(qū)域的換熱量明顯高于7#、 8#。 這樣就可以得出結(jié)論， 要通過增加強制通風裝置提高冷凝器換熱量，其安裝位置應(yīng)在冷凝器的單向流區(qū)域， 并且盡可能地安裝到溫差較大的區(qū)域。

4 結(jié)論

通過分別對冷凝器的8個區(qū)域進行強制通風后的換熱量測試對比， 得出以下結(jié)論。

1） 通過強制通風能夠提高冷凝器的換熱能力。

2） 通過強制通風的方式提高冷凝器換熱能力，其通風的位置盡量選擇在冷凝器的單向流區(qū)域， 對冷凝器的雙向流區(qū)域進行強制通風效果不明顯。

3） 在強制通風區(qū)域選擇時， 應(yīng)著重考慮單向流區(qū)域的溫差情況， 將主要風量用在溫差最大的區(qū)域， 即冷凝器的進口處附近， 效果最為明顯。

4） 在冷凝器安裝布置時， 應(yīng)考慮將冷凝器進口處放置在整車進風格柵通風良好的位置。