(上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院 上海 200093)

變工況條件下微通道蒸發(fā)器換熱特性實(shí)驗(yàn)研究

周國梁 蘇 林 吳龍兵 黃俊鋒

(上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院上海200093)

微通道蒸發(fā)器由于緊湊、換熱效果好等優(yōu)點(diǎn)越來越多應(yīng)用于汽車空調(diào)當(dāng)中，但存在制冷劑分配不均導(dǎo)致?lián)Q熱效果衰減等問題而限制了大量推廣，因此研究微通道蒸發(fā)器換熱特性及如何改善其制冷劑分布均勻性顯得重要。本文搭建了以R134a為制冷劑的汽車空調(diào)實(shí)驗(yàn)測試臺，分析了雙排四流程微通道蒸發(fā)器的換熱量及損，利用紅外熱像儀拍攝蒸發(fā)器表面得到表面溫度分布圖像。隨著蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度由21 ℃升高到42 ℃，制冷量由2.37 kW增加到4.19 kW，而蒸發(fā)器損先增加后減小，并在進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃與進(jìn)風(fēng)溫度為42 ℃時達(dá)到最大值與最小值，分別為0.21 kW與0.16 kW。表征蒸發(fā)器表面溫度分布均勻性的σ值隨進(jìn)風(fēng)溫度先由2.5增至19.5然后降至1.8，即蒸發(fā)器表面溫度在進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時分布最不均勻，而在進(jìn)風(fēng)溫度為42 ℃時分布最均勻。結(jié)果表明：較高的蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度能有效改善蒸發(fā)器換熱性能，損及σ值可分別減小26.1%與91.0%。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速能有效改善蒸發(fā)器表面溫度分布的均勻性。

汽車空調(diào)；微通道蒸發(fā)器；溫度場；換熱特性

微通道換熱器由于體積小、重量輕、換熱效果好、制冷劑側(cè)壓降低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用[1]，但用作蒸發(fā)器時，由于其結(jié)構(gòu)特性及進(jìn)入的制冷劑為氣液兩相狀態(tài)而存在氣液兩相分配不均導(dǎo)致?lián)Q熱效果衰減的問題[2]，許多模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明由于微通道蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑分配不均導(dǎo)致的換熱效果衰減可達(dá)5%～23%[3-5]。影響微通道蒸發(fā)器換熱特性的因素可以歸結(jié)為兩類：結(jié)構(gòu)因素和運(yùn)行工況[6]。大量學(xué)者對結(jié)構(gòu)因素影響微通道蒸發(fā)器換熱特性進(jìn)行了研究。

嚴(yán)瑞東等[7]研究了R22為制冷劑的家用空調(diào)中三種不同流程微通道換熱器作為蒸發(fā)器及冷凝器的換熱特性，發(fā)現(xiàn)四流程的微通道蒸發(fā)器較二、三流程的蒸發(fā)器制冷劑分配更均勻，且溫度分布不均對系統(tǒng)的制冷性能影響可達(dá)3.5%。王穎等[8]將微通道蒸發(fā)器引入3 HP柜式家用空調(diào)，并對系統(tǒng)性能和充注量等進(jìn)行了對比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：將原管翅片蒸發(fā)器替換為微通道蒸發(fā)器后，當(dāng)微通道換熱器翅片間距為1.4 mm時，系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)，與原機(jī)相比，系統(tǒng)充注量降低15.9%，制冷量基本相當(dāng)，制冷EER提高2.2%。趙宇等[9]對R134a為制冷劑不同流程的微通道平行流蒸發(fā)器進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明二流程設(shè)計比四流程設(shè)計具有更好的傳熱與壓降特性。J. Y. Shi等[10]研究了使用R134a作為制冷劑的汽車空調(diào)中不同集液管結(jié)構(gòu)的兩流程微通道蒸發(fā)器表面溫度的分布，并得出合理的集液管結(jié)構(gòu)可以在最低出風(fēng)溫度下得到最佳制冷量的結(jié)論。H. F. Tuo 等[11]進(jìn)行了單流程微通道蒸發(fā)器的換熱特性實(shí)驗(yàn)與模擬研究，結(jié)果表明增大蒸發(fā)出口集液管的尺寸、增加蒸發(fā)器微通道扁管長度與寬度的比值可以減少制冷劑的壓降，提高蒸發(fā)器換熱效率。

從蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)方面研究蒸發(fā)器換熱特性的文章較多，但是從運(yùn)行工況方面研究制冷劑為R134a的微通道蒸發(fā)器換熱特性的文章相對較少。為此本文搭建了使用微通道蒸發(fā)器的電動汽車空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對不同蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度下蒸發(fā)器的損進(jìn)行分析，利用高分辨率紅外攝像儀拍攝蒸發(fā)器表面得到其表面溫度分布研究換熱特性，并提出改善蒸發(fā)器表面溫度分布均勻性的方法。

1 實(shí)驗(yàn)裝置和方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示，實(shí)驗(yàn)在空調(diào)焓差實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)臺包含室內(nèi)和室外側(cè)兩個環(huán)境室，并通過單獨(dú)的制冷系統(tǒng)和加熱加濕系統(tǒng)控制環(huán)境狀態(tài)。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置及測試系統(tǒng)原理Fig.1 The principle of the test facility

在汽車空調(diào)系統(tǒng)各個測點(diǎn)布置鉑電阻與壓力傳感器來測量制冷劑側(cè)的溫度和壓力，科式質(zhì)量流量計用來測量制冷劑流量，功率計測量消耗的功率，電壓表與電流表測量壓縮機(jī)的運(yùn)行電壓與電流，各測量精度如表1所示，通過計算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。使用的紅外熱像儀型號為FLIR A615，分辨率為640×480像素，熱靈敏度<50 mK，精度為±2 ℃。

表1 實(shí)驗(yàn)臺主要參數(shù)測量精度Tab.1 Measured parameters and the precision

實(shí)驗(yàn)中使用的壓縮機(jī)為車用電動渦旋式壓縮機(jī)，供電電壓為直流380 V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為1 000～4 000 r/min,使用自帶的24 V低壓直流控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

冷凝器為單排兩流程微通道平行流冷凝器，外形尺寸為：240 mm(W)×350 mm(H)×20 mm(D)，節(jié)流閥為車用H型膨脹閥，制冷劑為R134a。蒸發(fā)器為車用雙排四流程微通道蒸發(fā)器，外形尺寸為：270 mm(W)×140 mm(H)×40 mm(D)，每排微通道扁管數(shù)為42，流程布置為18-24-18-24，如圖2 所示。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

為了方便排除蒸發(fā)器表面的冷凝水，將蒸發(fā)器的集液管水平放置，制冷劑為上進(jìn)上出。實(shí)驗(yàn)時保持壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min且不改變其他條件，只改變蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度，研究蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對蒸發(fā)器表面溫度分布的影響。實(shí)驗(yàn)工況參考QC/T 657—2000《汽車空調(diào)制冷裝置試驗(yàn)方法》[12]及GB/T 21361—2008 《汽車用空調(diào)器》[13]，如表2所示。

圖2 微通道蒸發(fā)器實(shí)物圖及示意圖Fig.2 Physical and schematic diagram of microchannel evaporator

表2 實(shí)驗(yàn)工況Tab.2 Test conditions

根據(jù)圖1，系統(tǒng)制冷劑側(cè)的制冷量可按公式(1)計算：

Qref=mref(h5-h4)

(1)

系統(tǒng)的EER則按公式(2)計算：

(2)

(3)

式中：mref為制冷劑的質(zhì)量流量，kg/h；h為制冷劑不同狀態(tài)點(diǎn)的焓值，kJ/kg；S為制冷劑不同狀態(tài)點(diǎn)的熵值，kJ/(kg·K)；T0為環(huán)境溫度，℃；Tout為蒸發(fā)器出風(fēng)溫度,℃；Wcomp為壓縮機(jī)功率，kW。

定義表示換熱器表面溫度分布均勻程度的參數(shù)σ[7], 計算方法為將蒸發(fā)器表面溫度分布圖進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到每個網(wǎng)格內(nèi)的平均溫度，將得到的所有網(wǎng)格內(nèi)的平均溫度求方差，得到的值即為σ，計算公式為：

(4)

式中：n為網(wǎng)格劃分個數(shù)；Tn為每個網(wǎng)格內(nèi)的平均溫度，℃；Tavg為T1,T2,…Tn的平均值。σ值越小表示溫度分布越均勻。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對系統(tǒng)性能的影響

蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時系統(tǒng)實(shí)際循環(huán)的壓-焓圖如圖3所示。

圖3 蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時系統(tǒng)循環(huán)的壓-焓圖Fig.3 The system p-h diagram at inlet air 27 ℃

該工況條件下，壓縮機(jī)吸排氣壓力分別為0.23 MPa與0.87 MPa, 吸排氣溫度分別為12.5 ℃與66.3 ℃，制冷劑質(zhì)量流量為56.9 kg/h,蒸發(fā)器平均出風(fēng)溫度為14.0 ℃，系統(tǒng)循環(huán)各點(diǎn)的參數(shù)(焓值、熵值、干度等)從壓-焓圖中得到，其他工況的壓-焓圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖3類似。

蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對系統(tǒng)的制冷量、壓縮機(jī)功耗及EER的影響如圖4所示。隨著蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度的升高，制冷量與壓縮機(jī)功耗都相應(yīng)增加。蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為42 ℃時的制冷量與壓縮機(jī)功耗比蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時的分別高43.3%與22.4%。這是由于蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度升高，相應(yīng)的熱負(fù)荷增加，蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力升高，系統(tǒng)產(chǎn)生更多的制冷量與功耗。而系統(tǒng)的EER隨著蒸發(fā)器的進(jìn)風(fēng)溫度升高也提高，蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為42 ℃時的EER較蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時提高了26.9%，這是因?yàn)橹评淞康脑黾勇矢哂趬嚎s機(jī)功耗增加率。

圖4 制冷量、壓縮機(jī)功耗及EER隨蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度的變化Fig.4 Variations in cooling capacity, compressor work and EER with inlet air temperature

2.2蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對蒸發(fā)器損的影響

圖5 蒸發(fā)器損及其與制冷量的占比隨著蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度的變化Fig.5 The rate of exergy destruction and exergy destruction per unit capacity by evaporator as a function of inlet air temperature

2.3蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對蒸發(fā)器表面溫度分布的影響

由于雙排蒸發(fā)器實(shí)驗(yàn)中有一排置于風(fēng)洞中無法直接拍攝，為此只能得到其朝外一排蒸發(fā)器的表面溫度分布，但是每排的流程布置相同，因此每排蒸發(fā)器表面溫度分布情況相似，其中一排的表面溫度分布仍然可以反映該蒸發(fā)器的整體表面溫度分布情況。本文將得到蒸發(fā)器表面溫度分布圖像劃分為6×6的網(wǎng)格，不同蒸發(fā)器送風(fēng)溫度(Tin)下的蒸發(fā)器表面溫度分布如圖6所示。

從圖中可以看出，蒸發(fā)器表面中間區(qū)域出現(xiàn)明顯的亮條(溫度較高區(qū)域)，說明該區(qū)域液態(tài)制冷劑較少，存在大量氣態(tài)制冷劑，該區(qū)域幾乎沒有制冷效果。蒸發(fā)器送風(fēng)溫度從21 ℃升到42 ℃，蒸發(fā)器表面出現(xiàn)亮條的區(qū)域先是擴(kuò)大然后減小，在進(jìn)風(fēng)溫度為42 ℃時亮條區(qū)域面積最小，各個蒸發(fā)器送風(fēng)溫度對應(yīng)的σ值如圖7所示。

在進(jìn)風(fēng)溫度為21、39、42 ℃時的σ值分別為2.5、3.0、1.8，而其他進(jìn)風(fēng)溫度對應(yīng)的σ值都超過了10.0，蒸發(fā)器內(nèi)存在嚴(yán)重的制冷劑分配不均問題，該蒸發(fā)器只有在較低進(jìn)風(fēng)溫度和較高進(jìn)風(fēng)溫度時的表面溫度較均勻。為了解釋這些現(xiàn)象，將蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的分布如圖8所示。

圖6 蒸發(fā)器表面溫度分布隨蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度變化關(guān)系Fig.6 Variations in the temperature distribution of the evaporator surface with inlet air temperature

圖7 σ值隨蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度的變化Fig.7 Variations in the parameter σ with inlet air temperature

圖8 蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑分布Fig.8 The refrigerant distribution in evaporator

制冷劑經(jīng)過膨脹閥節(jié)流后成為氣液兩相流體，與液態(tài)制冷劑相比，氣態(tài)制冷劑擁有更小的密度及更快的流動速度，當(dāng)氣液兩相制冷劑從上方進(jìn)入蒸發(fā)器的水平集液管，由于重力的原因，液態(tài)制冷劑密度大更容易進(jìn)入靠近進(jìn)口處的垂直扁管且使得氣液態(tài)制冷劑進(jìn)行分層，導(dǎo)致蒸發(fā)器表面溫度分布不均，第一流程氣態(tài)制冷劑主要集中在后排扁管中。制冷劑進(jìn)入下方水平集液管后，制冷劑為分層流，液體在下氣體在上，由于慣性力的作用使得液態(tài)制冷劑向前沖，由于氣態(tài)制冷劑密度小更容易上升進(jìn)入垂直扁管，在第二流程氣態(tài)制冷劑則主要集中在靠近擋板的前排垂直扁管中，導(dǎo)致蒸發(fā)器表面中間區(qū)域垂直扁管存在大量氣態(tài)制冷劑，使得該區(qū)域幾乎沒有液態(tài)制冷劑蒸發(fā)吸熱，因此在紅外圖像上該區(qū)域顯示為亮條。蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑分配不均主要受兩種類型制冷劑壓降影響：1)微通道扁管內(nèi)制冷劑的壓降；2)集液管內(nèi)制冷劑壓降。這兩種類型的制冷劑壓降皆與氣液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的摩擦阻力、加速阻力有關(guān)，因此影響蒸發(fā)器表面溫度分布的主要因素有兩個，一為進(jìn)入各微通道扁管內(nèi)制冷劑的干度，二為制冷劑質(zhì)量流量。進(jìn)入微通道內(nèi)扁管的液態(tài)制冷劑占比越大，蒸發(fā)器表面溫度分布越均勻，制冷劑質(zhì)量流量越大，制冷劑流速越高，液態(tài)制冷劑慣性力越大，氣態(tài)制冷劑摩擦阻力越大，使得氣液態(tài)制冷劑更不易分離，也使得蒸發(fā)器表面溫度分布越均勻。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)蒸發(fā)器進(jìn)口制冷劑的干度及氣液體的質(zhì)量流量隨蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度變化如圖9所示。

圖9 蒸發(fā)器進(jìn)口制冷劑的干度及氣液體的質(zhì)量流量隨進(jìn)風(fēng)溫度變化關(guān)系Fig.9 Variations in inlet quality and the mass flow of gas and liquid refrigerant with inlet air temperature

從圖中可以看出，隨著蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度的升高，蒸發(fā)器進(jìn)口制冷劑干度雖然逐漸減小，氣態(tài)制冷劑和液態(tài)制冷劑流量逐漸增加，但是各微通道扁管內(nèi)的制冷劑干度變化卻不同[15-17]。蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度從21 ℃增加到27 ℃，制冷劑質(zhì)量流量變化不大，集液管的壓降變大使得更多制冷劑液體進(jìn)入離入口較近的微通道扁管中，蒸發(fā)器表面亮條區(qū)域變大，σ值變大。而蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度從27 ℃增加到42 ℃，制冷劑質(zhì)量流量增加較多，制冷劑的流速得到提升，此時雖然集液管壓降增加，但是氣液態(tài)制冷劑更不易分離，各微通道扁管內(nèi)的制冷劑質(zhì)量流量分布較均勻，蒸發(fā)器表面的亮條區(qū)域逐漸減小，σ值相應(yīng)變小。因此，蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對蒸發(fā)器的表面溫度分布存在影響，間接導(dǎo)致蒸發(fā)器的出風(fēng)溫度的不均勻，這也解釋了蒸發(fā)器在不同進(jìn)風(fēng)溫度時損變化的特性。鑒于該微通道蒸發(fā)器存在嚴(yán)重制冷劑分配不均的問題，而蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度較高時損及σ值都較小，那么可以通過調(diào)節(jié)汽車空調(diào)蒸發(fā)器的新風(fēng)與回風(fēng)的比例，適當(dāng)提高蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度來改善微通道蒸發(fā)器的換熱效果。

2.4改善蒸發(fā)器表面溫度分布均勻性的方法

適當(dāng)增加流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量，從而提高制冷劑的流速，氣液態(tài)制冷劑更不容易分離，制冷劑能夠更好的分配到各個微通道扁管，使得微通道扁管內(nèi)制冷劑分配更加均勻，從而改善微通道蒸發(fā)器表面溫度分布的均勻性。而本文中，蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時，蒸發(fā)器表面溫度分布最不均勻，為此在該工況條件下保持其他條件不變，通過適當(dāng)提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來提高流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量。將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速由原來的2 500 r/min分別提高到3 250 r/min與4 000 r/min進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，制冷劑質(zhì)量流量由56.9 kg/h提高到67.6 kg/h與84.5 kg/h，對應(yīng)的蒸發(fā)器表面溫度分布如圖10所示。

圖10 蒸發(fā)器表面溫度分布隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系Fig.10 Variations in the temperature distribution of the evaporator surface with compressor speed

從圖中可以看出，隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，σ值由原來的19.5減小為15.2以及3.6，在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為3 250 r/min與4 000 r/min時，σ值分別減小了22.1%與81.5%，蒸發(fā)器表面紅色亮條區(qū)域大幅度減少，整體表面溫度分布較為均勻。結(jié)果表明，適當(dāng)提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速能有效改善蒸發(fā)器表面溫度分布均勻性。

3 結(jié)論

本文通過R134a為制冷劑的汽車空調(diào)實(shí)驗(yàn)測試臺研究了雙排四流程微通道蒸發(fā)器的換熱特性。對蒸發(fā)器損進(jìn)行分析并利用紅外熱像儀拍攝得到蒸發(fā)器表面溫度分布圖像，研究了蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對微通道蒸發(fā)器換熱性能的影響，并提出了相應(yīng)改善蒸發(fā)器表面分布均勻性的方法，得到如下結(jié)論：

1)與本文類似的雙排四流程微通道蒸發(fā)器由于氣態(tài)和液態(tài)制冷劑不同的密度及重力的影響，使得制冷劑在微通道扁管內(nèi)分配不均，蒸發(fā)器中間部分區(qū)域微通道扁管內(nèi)缺少液態(tài)制冷劑，該區(qū)域幾乎沒有制冷效果，在紅外圖像中呈現(xiàn)為亮條。

2)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速保持2 500 r/min不變，隨著蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度由21 ℃升高到42 ℃，蒸發(fā)器制冷量由2.37 kW增加到4.19 kW，系統(tǒng)EER由 3.82增加到 5.33，而蒸發(fā)器的損與表征蒸發(fā)器表面溫度分布均勻性參數(shù)σ值則是先增大后減小，并在蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃與進(jìn)風(fēng)溫度為42 ℃時達(dá)到最大與最小值，分別為0.21 kW與0.16 kW以及19.5與1.8。較高的蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度可以分別減少蒸發(fā)器26.07%與87.16%的損和σ值，說明蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度對蒸發(fā)器換熱性能存在較大影響。

3)適當(dāng)提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速能有效改善蒸發(fā)器表面溫度分布的均勻性。本文中，蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度為27 ℃時，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速由2 500 r/min提高到3 250 r/min與4 000 r/min,σ值分別減小了22.1%與81.5%。

本文受上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(S30503)資助。(The project was supported by Shanghai Municipal Key Discipline Project (No. S30503).)

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Aboutthecorrespondingauthor

Su Lin, male, professor, Ph.D. adviser, School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, +86 13656552001,E-mail:linsu@usst.edu.cn. Research fields:automotive thermal management, vehicle air-conditioning and heat pump technologies, and vehicle heat exchangers.

ExperimentalResearchonHeatTransferCharacteristicsofMicrochannelEvaporatorunderVariableConditions

Zhou Guoliang Su Lin Wu Longbing Huang Junfeng

(School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, China)

In automotive air conditioning applications, parallel flow microchannel evaporators have become increasingly attractive owing to their compactness and high thermal performance per unit weight. However, a misdistribution of the refrigerant among the parallel microchannel tubes deteriorates the heat transfer performance of a microchannel evaporator and limites extensive promotion. Therefore, it is important to study the heat transfer characteristics of microchannel evaporator and how to improve the uniformity of refrigerant distribution. In this paper, an automotive air-conditioning test bench with R134a as refrigerant was set up. First, the heat transfer and exergy loss of the double-row and four-pass microchannel evaporator were analyzed. Then the surface of the evaporator is photographed by infrared camera Distribution image. As the evaporator inlet temperature increased from 21 ℃ to 42 ℃, the cooling capacity increased from 2.37 kW to 4.19 kW, while the evaporator exergy loss increased first and then decreased. And the exergy loss of the evaporator first increases and reaches a peak of 0.21 kW as the inlet air reaches 27 ℃, then decreases to a minimum value of 0.16 kW as the inlet air reaches 42 ℃. Theσvalue which represents the surface temperature distribution uniformity of the evaporator increases from 2.5 to 19.5 as the inlet air increases from 21 ℃ to 27 ℃. When the inlet air is 42 ℃, the value ofσdecreases to 1.8. The surface temperature of the evaporator is the most uneven when the inlet air temperature is 27 ℃, and is most uniform when the inlet air temperature is 42 ℃. Therefore, the performance of the evaporator can be improved effectively at a relatively high air inlet temperature, and the rate of exergy loss and the value ofσdecrease by 26.1% and 91.0%, respectively. Moreover, properly increase the compressor speed can effectively improve the surface temperature distribution uniformity of the evaporator.

automotive air-conditioning; microchannel evaporator; temperature field; heat transfer characteristics

0253- 4339(2017) 04- 0087- 07

10.3969/j.issn.0253- 4339.2017.04.087

2016年10月18日

TB657.5;TB61+1

： A

蘇林,男，教授，博士生導(dǎo)師，上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，13656552001，E-mail:linsu@usst.edu.cn。研究方向：汽車熱管理，車用空調(diào)與熱泵技術(shù)， 車用熱交換器。