肖宏新¹，赵密升²，李建国²，陈观生¹，刘良德¹，刘湘云¹，罗超鸿¹

（1.广东工业大学资料与能源学院，昭通市番禺区 510006；2.广东9888拉斯维加斯新能源科技发展有限公司，昭通市增城区 511340）

Study on Frosting Characteristics of Two Rows Finned Coils Evaporator in different Fin Pitches Xiao Hongxin1, Zhao Misheng2, Li Jianguo2, Chen Guansheng1,Liu Liangde1, Liu Xiangyun1, Luo Chaohong1

(1. School of Materials & Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006; 2. Guangdong New Energy Technology Development Co. Ltd, Guangzhou, 511340)

ABSTRACT: Finned coils in fixed fin pitches are mainly used in the outdoor heat exchangers of air source heat pumps (ASHP) at present. There are some problems such as more serious frosting and nonuniform frosting in the windward tube than in the rear tube under low temperature conditions. In order to solve the problems of heating capacity decline and defrost interval shorten caused by frost blockage in the fixed fin pitch, two rows finned coil evaporators in different fin pitches are numerically simulated under low temperature conditions, which is used to explore the influence of evaporators in different fin pitches combinations on frost mass, frost thickness, heat capacity and defrost interval, providing a reference to design the outdoor heat exchangers of ASHP.

Key words: air source heat pump; fin pitch; frosting; defrosting; evaporator

提要：当前空气源热泵室表换热器重要选取固定片距的翅片盘管，存在低温工况下顶风面管排结霜较后排严沉、结霜不均匀等问题。为了改善固定片距蒸发器前排结霜梗塞造成造热量降落、除霜距离短等问题。本文对两排变片距翅片盘管蒸发器在低温工况下运行和结霜的情况进行数值仿照，探寻低温工况下分歧翅片片距组合的变片距蒸发器对结霜量、结霜厚度、造热量及除霜距离等的影响，为低温工况下空气源热泵蒸发器的设计提供参考凭据。

关键词：空气源热泵；片距；结霜；除霜；蒸发器

 

引言

构筑能耗是全球人类总能耗占比最大的部门，约占30%-40%，同时也造成大量的碳排放[1-2]？掌慈缺米魑恢只繁８咝У墓┡际，扭转了传统供暖格局，有利于降低构筑能耗及其碳排放量。近年来在我国“煤改电”政策推动下空气源热泵得到了急剧的发展[3-4]。热泵机组在我国长江中下游、西南和华南地域得到宽泛利用，但是在冬季气温较低的处所，热泵机组供暖容易出现造热量降落、造热不不变等问题。当环境温度在-7~5℃、相对湿度大于65%时，热泵机组室表蒸发器翅片盘管容易出现结霜问题[5]。霜层不仅会增长传热热阻，降低机组的造热量，当霜层堆集过多还容易梗塞翅片，造成空气流动阻力增长，影响热泵系统的正常运行，严沉时还会造成机组非正常；鶾6]。

为了削减霜层的影响，国内表学者进行了很多尝试及仿真钻研；瓶礫7]钻研翅片管换热器结构对霜层成长的影响，比力分歧翅片类型及翅片间距发现1.9mm的翅片管换热器均匀传热机能最好。Zhang[8]钻研两种翅片间距蒸发器在低温地域的结霜差距，了局批注3.2mm翅片间距的室表蒸发器更有利于热泵机组供热不变。这些钻研批注翅片间距对热泵蒸发器机能有肯定的影响，合理的片距设计能够提高热泵机组供热机能，削减资料的浪费和成本，但没有将分歧翅片间距的翅片换热管组合起来进行钻研。本文进行了变片距蒸发器在低温工况下运行的仿真钻研，探求两排分歧间距组合的蒸发器的结霜个性差距。

1、数值仿照规划设计

本文选取NIST的换热器仿真设计软件EVAP-COND对两排分歧片距组合的翅片盘管蒸发器在结霜工况下进行数值仿照。选用的造冷剂为R410A，除翅片间距表各组蒸发器的结构参数一样，具体参数如表1所示。将固定2mm翅片间距的两排蒸发器作为参考组（A组），通过前后两排分歧的翅片间距组合的蒸发器与A组作对比，各组的翅片间距组合如表2所示。

各组蒸发器的管路衔接选取顺排并联衔接，风速均匀散布，如图1所示:

其中，造冷剂侧和空气侧的参数如表3所示。

各组蒸发器在以上结构参数和工况下仿照运行60分钟，为了简化推算如果：

1)翅片换热管结霜过程在一个功夫步长内是准稳态的；

2)忽略沉力对造冷剂和空气的影响；

3)忽略辐射传热和管壁导热系数的影响；

4)霜层的导热系数只与霜层密度有关；

5)翅片表表和铜管、霜层温度散布均匀；

6)霜层厚度和密度均匀散布于节造容积内，物性参数一致。

2 了局及会商

2.1换热量

图2为各组蒸发器换热量示意图，能够看到除了D组表其余各组的换热量都高于固定片距A组。从B、C两组能够看出削减第二排的翅片间距能够显著提高蒸发器换热量，因翅片间距减幼在一样管长的情况下能够提高翅片的数量，增长翅片管的换热能力，D组换热量幼于A组，E组的换热量略高于A组，能够看出若是第一排的翅片间距增长过多容易造成蒸发器换热量降落，为了不降低原有换热量能够适当减幼第二排的翅片间距。

2.2结霜量

图3为各组蒸发器60分钟后的总结霜量。从B组和C组能够看出减幼第二排的翅片间距在提高换热量同时也会增长结霜量。由B、D两组能够看出，第二排翅片间距一样的情况下增长第一排的翅片间距结霜量提高了一些，第一排的翅片会影响翅片结霜量、气流阻力和第二排的进风量等成分，相对B组，D组提高了翅片间距后增长了整体的结霜量，换热量反而减幼，可见在低温工况下，扭转单一管排翅片间距与蒸发器总体机能并非线性关系，存在一个最优的翅片间距组合使得蒸发器低温工况下综合机能最优。

2.3结霜厚度

2.3.1蒸发器第一排的结霜厚度

由于B、D组第一排翅片间距别离与C、E组一样，因而拔取A/B/D三组来分析变片距对蒸发器第一排结霜厚度的影响。图4为A、B、D三组的第一排翅片厚度和结霜后翅片间渣滓间距图。通过增大翅片间距，在出现结霜景象后能够提高第一排的翅片渣滓间距，不容易出现梗塞景象，减幼了气流阻力并提高了后排的进风量。

2.3.2对每排结霜厚度的影响

图5~图9别离是A/B/C/D/E组蒸发器结霜厚度变动图，从图5能够看出固定片距的A组第一排的结霜厚度比第二排大好多，60分钟后第一排的结霜厚度占翅片间距的44.94%，而第二排的结霜厚度占翅片间距只有38.25%，在热泵机组运行功夫长的情况下容易出现结霜梗塞，造成造热量降落，造热不不变等问题。

B组和C组蒸发器两排的结霜厚度都很靠近，B组第二排的翅片间距较大，结霜后渣滓的空气通路也较大。E组的结霜较均匀，第一二排的结霜厚度别离占翅片间距的42.74%和41.2%，结霜均匀性较好，有利于耽搁除霜距离并削减除霜功耗浪费，使造热系统更不变。

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