热泵蒸发器及相关配件简析

一台热水器主机的生产过程，有些企业是在别的厂家做贴牌，就是主机都是别人帮他们生产的。有些企业是自己生产，自己生产的主机，压缩机是外面采购的，蒸发器是外面采购的，钣金是外面采购的，铜管是外面采购的，电阻是外面采购的，都是在外面采购的。

    据了解，系统设计是比较关键的，就拿蒸发器来说，如果说是1P机，我们假如功率为900W，如果该机器在广东、福建以及广西南部使用的话，蒸发器的面积可采用7~8平方米的，但是如果到湖南、浙江，乃至长江以北的部分地区，则可能需要9~10平方米的面积。

    这种设计形式都需要根据不同温度特点、地域特点来进行计算，并通过模拟实验获得可靠数据，从而充分考虑到北方地区和南方地区的热泵使用形态。有很多热泵生产企业，对北方环境没有做充分的调查，随便将蒸发面积过小的机组在北方卖出，这样做，冬季就一定要在水箱中加电辅助。

    如果不计成本地加大蒸发器的面积，当然，随之而来的是企业成本上升的问题，压缩机一次性做功所产生的效率只有这么大，制冷剂通过翅片和空气交换的最大面积有限，1P机的蒸发器毫无目的地做到十几平米也只是浪费了资源。蒸发器过大的话，在夏天的集热量也会增大，排气压力也会过大，当然，通过控制风机的风量，以及通过控制器等改变主机的换热效率，都能将排气压力过高等负效果控制在可控范围之内。

    蒸发器设计要十分科学，每一个设计方案都会通过模拟实验来验证，在整机的系统设计方面的要求也要严格要求。蒸发器，简单地说就是在翅片上穿上铜管，而实际制作并不是那么简单。翅片和铜管的设计，这个简单的设计就能让两款机器的性能出现很大的差别。据了解，翅片的材料一般是普通铝箔片和亲水性铝箔片。普通铝箔片在使用中存在如下问题：首先，普通铝箔片工作在干湿交替的环境中，其表面会形成AL2O3·H2O氧化层粉末，带来机器寿命减少和环境污染两方面的问题；此外，湿工况作业时，空气中的水分冷凝，附着在翅片上形成“水桥”，导致风阻增加，能耗加大。亲水性铝箔片是九十年代发展起来的新技术，主要是对翅片表面进行亲水性涂膜处理，有效地解决了普通铝箔片存在的问题。

    翅片与翅片之间间距和机组的能效比也有很大的联系。间距过于紧密，可以增大蒸发器的换热面积，提高换热效率，但是对于冬季化霜的问题，则又产生了掣肘。反之，翅片间距过宽，可以防止冬季热泵结霜，但是在相同风机的情况下，通过翅片的风速必然有所下降，从而影响换热效果。

    说到管排数我们不得不提一下流体力学上的一个重要参数雷诺数RE，对于平板片：在管排数较大、翅片间距较小，且雷诺数较低时，管排数对换热特性的影响才显著起来。当Re<3000时，由于边界层的影响， 换热因子将随管排数的增加而减小；管排数对摩擦阻力因子的影响相对较小。然而当Re>3000时，管排数对换热的影响将减小。

    对于波纹片：低雷诺数下，管排数对换热系数和摩擦系数没有明显的影响；而在高雷诺数下，换热系数会随着管排数的增加而增加。

    对于开缝型翅片：低雷诺数下，管排数对换热系数有显著的影响，换热因子会随着管排数的增加而急剧降低；管排数对摩擦因子的影响相对较小。

    对于平板片，管径较大的，造成管后的无效面积也越大。换热系数随着换热管管径的减小而稍有增大。

    对于其它的翅片类型（波纹片、开窗片、皱纹片），采用小管径，同样可以减小管排的拖曵作用，从而增大管外换热系数；并能够减小压降损失。如：对开窗片，当迎面风速V<1.5m/s时，采用小管径的多排管结构有利于提高换热器的换热性能，并能够减小10%的压缩损失。

    这里的管型特指管内壁的形状，一般可分为内壁光滑型和内螺纹型，我们把它们称作光管和内螺纹管。光管优点是内表面光滑，换热介质流动顺畅，具有较低的压力损失，缺点是换热较果低。内螺纹管刚好相反，由于其内表面呈螺纹状，面积增大，并且有效地扰动了换热介质的流动，换热效果大大增强，但压力损失随之增大。

    如果按照结构形式来分，热泵机组的翅片大致还可以分为：平板片、开窗片、波纹片、皱纹片四种，其中后三种可称为增强型翅片。单从换热性能来说，开窗片的最优，其次为波纹片、皱纹片、平板片。究其原因，平板片中，连续稳定的粘性层流层妨碍了流体和翅片的换热；波纹片破坏了连续稳定的粘性层流层，所以换热系数增大了；而开窗片，不仅破坏了连续稳定的粘性层流层，而且大大曾加了流道中的紊流度，从而使换热系数进一步增大。

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