高疏水性空冷器性能的试验研究_黄静

高疏水性空冷器性能的试验研究黄　静(冰山集团大连冷冻机股份有限公司)岳丹婷(大连海事大学轮机工程学院)摘　要　本文针对空冷器性能进行了对比试验研究。其中一台涂敷了作者研制的高疏水性涂层。试验在夹套式实验室内进行,测定了空冷器的制冷量、传热系数、翅片排管空气侧风速的变化等参数。试验结果表明,疏水性涂层大大改善了空冷器的性能。关键词　高疏水性空冷器　夹套式试验室　性能试验THEEXPERIMENTALSTUDYONTHEPERFORMANCEOFHEAT-EXCHANGERWITHHYDROPHOBICSURFACEHUANGJing(BingshanGroupDalianRefrigerationCo.,Ltd.)YUEDanting(MaritimeEngineeringCollege,DMU)ABSTRACT　Theexperimentalstudyontheperformanceoftwoheatexchangers.Thetwoheatexchangers,oneiswithconventionalmetalsurface,theotheriswithhighhydrophobicsurfacearecontrastedinajackettypelaboratory.Theparameterssuchastherefrigerationout-put,theheattransfercoefficientandthevelocityofairflowintheairsideofthefinnedtubebundlesaremeasured.Theexperimentalresultsshowthathighhydrophobiccoatingcanim-provetheheattransferperformanceofaircoolerespeciallyatthewetoperatingconditionanddecreasethedropcondensationonthehydrophobicsurfaceisalsogiveninthispaper.KEYWORDS　highhydrophobicheatexchanger　jackettypelaboratory　performanceexper-iment1　前言换热器是制冷空调系统中最重要的部件之一,其性能的好坏直接影响着整个系统的性能,因此换热器的研究一直是制冷空调领域中非常活跃的研究内容。目前管式换热器的研究重点在传热规律和强化传热的研究。制冷空调中制冷剂以及冷却介质大都是强制对流换热,因此强化换热的重点在空气侧对流换热的强化。风冷翅片管式换热器是制冷空调中最常用的形式之一,其在工作时,换热器翅片表面有水凝结,易在翅片上形成凝结水桥,从而导致换热器的通风量下降,制冷能力下降。低温工作时翅片表面积霜,增加了通风阻力,甚至造成翅片通道堵塞。因此同行都在研究如何选取不同的肋片参数来实现最佳传热效果[1]。作者在多年工作中,致力于将翅片表面疏水化,变膜状凝结为滴状凝结,使凝结水滴滚落,来达到换热器的高传热性能。对大连冷冻机股份有限公司生产的2台12-2.2/18空冷器,在农业部冷库及制冷设备第3卷　第2期　2003年4月　　　　　　制冷与空调　　　　REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONING　　　　　　　　　Vol.3,No.2　April2003质量监测中心进行了性能对比试验研究。其中一台涂敷了作者研制的高疏水性涂层。试验在夹套式实验室内进行,在蒸发温度分别是0℃和-5℃的干湿工况下,测定了空冷器的制冷量、传热系数、翅片排管空气侧风速的变化等参数。2　试验研究2.1　试验装置试验在参照ASHRAE标准建立的夹套式实验室中进行,试验装置如图1所示。被测空冷器吊装在小冷库上表面,前有1米长风道。在实验室内设置电加热器以进行热平衡,以此确定空冷器的制冷量。另设置一台离心加湿器,以保证小冷库内高含湿量。图1　试验装置示意图2.2　测量仪表温度测量系统由美国国家仪器公司SCXI—1001和惠普公司HP34970数据采集系统、PCL/GPIB总线、惠普电脑组成。配铜—康铜热电偶,量程210～400℃,灵敏度±0.01℃,精度0.6℃。　　电加热功率由电能综合 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 仪测量,其型号为DZFG—1型,量程003～750kW,灵敏度0.001kW,精度1.0级。风速由热球式电风速仪测量,型号QDF—2型,量程0～10m/s,精度±0.1m/s。2.3　试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 试验采用空气侧热平衡法,分别对有、无涂层的两台空冷器进行制冷量、传热系数、翅片排管空气侧风速变化测定(首先测定无涂层空冷器,然后拆除,再安装有涂层空冷器进行 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 )。蒸发温度分别为0℃和-5℃的干、湿工况。具体步骤如下:(1)参照强制通风和自然通风空气冷却器的试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 (ANSI/ASHRAE25-1990标准)测定干工况空冷器传热系数[2]。(2)启动加湿器加湿。本文采用定加湿量方法,蒸发温度0℃时,加湿时间均为70分钟;蒸发温度-5℃时,加湿时间均为130分钟。测定空冷器侧风速变化。(3)关闭加湿器。待重新热平衡后,测定湿工况空冷器传热系数。2.4　试验结果根据热平衡法,空冷器制冷量为:Q=Kc(t0-ti)+Wc　(W)式中Kc为冷库漏热系数,t0为库外温度℃,ti为库内温度℃,Wc为库内加热总功率W。空冷器传热系数为:k=QF·Δtm　(Wm·K)式中:F为传热面积m2,Δtm为对数平均温差℃。空冷器传热系数计算结果如表1所示:表1　空冷器传热系数Wm·K蒸发温度℃库内温度℃无涂层空冷器有涂层空冷器干工况湿工况下降干工况湿工况下降0933.32912.5%30.327.59.2%-5024.820.517.3%21.720.17.3%　　加湿过程中,空冷器空气侧风速变化如图2、图3所示。　　蒸发温度0℃工况时,两台空冷器均未结霜,风速无明显变化。无涂层空冷器呈膜状冷凝,传热系数下降了12.5%;有涂层空冷器可见水滴滚动脱离,传热系数下降了9.2%。而在蒸发温度-5℃工况时,无涂层空冷器在加湿80分钟后,表面结很厚霜层,空气侧风速下降了近60%,传热系数下降了17.3%。而有涂层空冷器在加湿60分图2　蒸发温度0℃时风速曲线·63·　第2期　　　　　　　　　　　　　黄　静等:高疏水性空冷器性能的试验研究　　　　　　　　　　　　　　　　　钟内未结霜,后仅结薄霜,风速基本不变,传热系数仅下降了7.3%。由此可见,高疏水性涂层改善了空冷器在湿工况下的传热性能。图3　蒸发温度-5℃时风速曲线3　理论分析水蒸汽在换热器表面凝结或凝华,从热力学角度可视为系统从亚稳态(水蒸气)转变为稳定相(水或冰)的过程,此过程中最重要的是亚稳相中新相能否出现,即新相的成核问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。在亚稳相中,新相一旦成核,就能自发地长大,这是由于新相的长大过程就是系统的自由焓降低的过程。这就是说,新相只能通过成核才能出现。因此要抑制结霜,应研究成核率,找出减少的方法,使之减到最低限度。设水蒸汽凝华于冷表面上,生成球冠形冰晶,湿空气纯净,不含悬浮的颗粒。将其取为气相生长系统,则系统自由焓的变化量为[3]ΔG=VsΨsΔg+(Fvsσvs+Fmsσms-Fmvσmv)(1)式中:球冠冰晶的体积Vs=13(2-3cosθ+cos3θ)πr3,冰晶与壁面的接触角θ与三个截面张力σvs、σms、σmv之间的关系为θ=σmv-σmsσvs;Ψs为单个分子的体积;单个水分子转变为平界面的冰所引起的自由焓的降低Δg=-kTlnpps,k为波尔兹曼常数,T系统的温度,p为系统中水蒸汽的压力,ps为汽冰两相为平面时对应与T的水蒸汽饱和压力,p/ps为过饱和比;水蒸汽与冰晶间的球冠界面面积Fvs=2πr2(1-cosθ);壁与冰晶间的平界面面积Fms=πr2(1-cos2θ);Fmv为消失的壁与水蒸汽间的界面。将上述关系代入式(1),可得:ΔG=(-4πr3kT3Ψslnpps+4πr2Ψvs)f(θ)其中f(θ)=2-3cosθ+cos3θ4　　对给定温度和饱和比,以θ作为参变量,作ΔG随r的变化曲线,如图4所示。由图可见,ΔG随r变化有一极大值ΔG＊,此时球冠的曲率半径就是临界半径r＊。相变是沿系统自由焓减少方向进行,对于r<r＊球冠形冰晶,凝华不可能进行,既使平壁上有这样的冰晶也只会因升华而消失;当r>r＊时凝华能自发进行。ΔG＊是平壁上形成球冠形晶核的相变能障,其与空间均匀成核时的能障ΔG0仅差一个系数f(θ),即ΔG＊=ΔG0f(θ)。接触角的变化范围为0°—180°,由式(3)可知f(θ)随之从0单调增加至1,相变能障ΔG＊从0增加至ΔG0。因此,尽可能增大接触角,使表面疏水,会增大相变能障,抑制结霜。图4　ΔG与r的关系曲线4　结论(1)高疏水性涂层可改善空冷器湿工况下的传热性能;(2)高疏水性涂层可使冷表面结霜温度下降。(参考文献略)·64·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　制　冷　与　空　调　　　　　　　　　　　　　　　　　第3卷