中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议论文编号：111170汽液分离冷凝器对制冷性能影响的实验研究邓立生，陈颖*，华楠，陈二雄(广东工业大学材料与能源学院，广州510006)(*Tel:020-39323581，E-mail:chenying@gdut.edu)摘要：汽液分离式冷凝器（LSC）是一种带汽液分离隔板的平行流换热器，它可在冷凝过程中及时排出冷凝液。本文在焓差室中对比研究了采用汽液分离前后冷凝器对制冷系统性能的影响。室内空气的干/湿球温度保持在27℃/19℃，室外空气干球温度的变化范围为29～41℃，分别考察了冷凝器压降和壁温、系统冷凝热、制冷量及能效比（EER）的变化规律。发现，较之无分离装置的常规冷凝器（OC），LSC的压降减少了78.3％～105.3%，系统的制冷量和EER分别提高了6.78～10.21%和6.52～7.16%。关键词：汽液分离，冷凝器；压降；制冷性能0前言扁管平行流冷凝器因结构紧凑、换热系数高而被广泛应用在汽车空调系统中近20年。近年来受材料成本提升和制冷剂限制等原因的制约，平行流换热器被许多研究者推荐为家用空调系统的一种选择[1,2]。目前平行流换热器普遍采用小管径换热管，单位体积的换热面积远远大于目前常用的管翅式换热器，更加紧凑的结构有很多好处，如占地面积小，换热能力高等，但也会因迎风面积减小导致更大的空气侧阻力和噪音。因此，扁管翅片式换热器很难直接用于家用空调系统中。同时多通道的平行流换热器目前存在流量分配不均的问题，故此许多研究都集中在如何避免因汽液相密度差异造成的分配不均问题。Byun和Kim[3]研究了质量流速以及进出口位置对制冷剂R410A在竖直联箱流量分配的影响，发现流速的增加以及适合的进出口位置会使得流量分配均匀，能够降低换热器的热力性能损失。Marchittoetal.[4]通过实验研究了空气-水在水平联箱内的流量分配，发现运行工况对联箱内的流量分配影响很大，并指出很难设计一个联箱来满足一定的运行工况范围。Ahmadetal.[5]也研究了运行工况以及联箱几何结构对流量分配的影响，发现随着进口干度的提高可以很好的减少流量不均匀分配。最近Pengetal.[6,7]一种新型冷凝器的设计思想。这种冷凝器通过在联箱内设置特殊设计的汽液分离隔板装置，及时排出冷凝液，提高进入下一个流程的制冷剂干度，从而达到强化传热和均匀分配的目的。本文实现了他们的思想，设计和制造出两个管内外换热面积相同、结构相似的平行流冷凝器，一个普通的平行流换热器设计，而另一个在联箱的隔板上增设汽液分离装置。本文重点考察汽液分离冷凝方式对制冷系统性能影响，探索汽液分离对冷凝器乃至制冷系统的作用。1汽液分离式冷凝器结构及其系统组成基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.U0934006)图1.汽液分离式冷凝器结构图(单位:mm)图1为汽液分离式冷凝器的结构示意图。汽液分离式冷凝器的管内侧被分为两个区域，冷凝区和过冷区。冷凝区为图1中两个联箱所包含的区域，冷凝区分设计为5个流程，且每根管子的换热能力相当，按流程的先后顺序5个流程的换热管数目分别是5、3、2、1、1。在联箱共布置了4个具有汽液分离作用的隔板，即在隔板上开了不同孔径的小孔组合（0.5～1mm）。当制冷剂每经过一个流程后进入联箱后，由于汽液两相不同的密度和流动特性，冷凝液会聚集隔板上面，特别设计的小孔只允许一部分冷凝液通过，而使得剩余的冷凝液在隔板上形成一层液膜阻止制冷剂的蒸汽通过，蒸汽的流向偏转进入下一个流程继续冷凝。经过这样的不断汽液分离，不断高干度下的冷凝过程，制冷剂获得较高的冷凝换热系数。从联箱底部流出的尚未完全冷凝下来的制冷剂，进入蛇形管的过冷区，一直被冷凝到具有一定的过冷度。本文选取了具有相同管程结构、但无排液小孔隔板的平行流冷凝器（OC）为对比基础。被测试的制冷系统由为压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管等部件组成，详细参数见表1.1~1.4。表1.1冷凝器结构参数表1.2压缩机详细参数冷凝器类型翅片管式压缩机类型全封闭式转子压缩机管外直径(mm)7型号2P15S225ANT冷凝器长度(mm)490生产商松下万宝冷凝器高度(mm)450额定功率785W冷凝器宽度(mm)13翅片类型开缝翅片间距(mm)1.6翅片高度(mm)1.2翅片厚度(mm)0.115联箱管内直径(mm)...