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中国目前空调产量位居全球第一,但是大多数空调效能比不高。当前用户对冷凝水的普遍处置方式为集中排到下水道或随意排到室外,没有有效利用冷凝水。
本文基于提高空调效能及空调无滴水化的设想,提出了一种无滴水空调冷凝器设计方案,充分利用冷凝水,降低制冷剂温度,改善压缩机工作环境,提高制冷效率。
论文简要介绍了当前空调发展、能耗状况及冷凝水利用情况;以KC-20/2011型空调为例,在理论上计算了空调冷凝水产生量及冷凝水蒸发能力,证明了设计生产无滴水空调是可能的;从理论上推导出垂直狭缝流量公式,再根据冷凝水量,得到冷凝水分配控制器狭缝的高度,宽度及长度尺寸,在结构设计上保证均匀分配冷凝水;为使冷凝水在翅片上快速蒸发,设计了新的翅片结构;无滴水冷凝器系统还设计了引水环、冷凝水集水池、铜管一冷凝水热交换盒等。
根据流体流动与传热理论,建立了翅片管换热的理论方程。在Gambit中对冷凝器周期结构进行了建模,利用Fluent求解,模拟结果显示在铜管壁温为323K,空气入口速度从2m/s增加到3m/s,铜管传热功率增加约30%,有冷凝水的条件时(不考虑水相变),传热再增加约6%;对铜管一冷凝水热交换进行了数值模拟,在热耦合长度为40mm,制冷剂入口温度为343K,冷凝水入口温度为293K的条件下,冷凝水出口温度为300.5K,热耦合长度为360mm,冷凝水出口温度上升到332.6K;冷凝水的预热为实现无滴水空调提供了有力保障。
通过试验表明,无滴水空调冷凝器翅片需要采用亲水铝薄;以KC-20/2011空调为试验平台,把收集的冷凝水洒到冷凝器上,冷凝器铜管温度迅速下降,同点温度降幅为4.0℃~12.9℃不等;广州夏季通常天气,冷凝水全部蒸发吸收的热量接近该空调的额定制冷量2000W。
合理利用冷凝水不仅可以解决冷凝水滴水问题,还可有效提高制冷效率,是空调节能发展方向之一。