空调用空气换热器翅片形式的选择

干工况下翅片换热器性能对比

        弧形百叶窗翅片的最优，其次为矩形百叶窗型、皱纹板型、波纹板型。

光直翅片：连续稳定的粘性层流层妨碍了流体与翅片的换热；

波纹翅片：破坏了连续稳定的粘性层流层，所以换热系数增大了；

开缝式翅片：不仅破坏了连续稳定的粘性层流层，而且大大增加了流道中的紊流度，从而使换热系数进一步增大。

        方形百叶窗和弧形百叶窗：他们都是在翅片上开翻边槽，以此强化气流扰动，增强换热。弧形百叶窗型翅片的开槽是沿着铜管外壁进行的，这样的好处是气流可以在百叶窗型翻边的诱导下更大面积的冲刷到管后部，即减小铜管后部的尾流区域，强化换热。因此弧形百叶窗翅片可获得非常高的换热系数，几乎是波纹片的两倍。但引起的阻力损失也较大；影响大小与条缝高度有关。比如X1（开缝宽度为1mm）型翅片换热器，其换热特性与其他高度的相比并无明显提高，但阻力特性增长却比较明显，因此，百叶窗条缝高度应严格控制。 

　表2 各种翅片在迎面风速Vy＝2.5m/s时的性能参数对比

影响换热器性能的几个因素

1、翅片间距

        关于翅片间距对换热性能的影响，Rich研究了管径为13.34mm，管间距为27.5mm，排间距为31.75mm情况下的14种平板翅片盘管的情况。试验结果得到：4排管时，换热性能与翅片间距无关；每排管的压力降也与管排数无关。然而对1排或2排管，规律有所不同。ReDc＞5000时，涡流的影响占据了重要位置，翅片间距的影响可忽略。当ReDc＜5000时，热交换性能随翅片间距的减小而增大。Wang等人的试验也证实了此观点，同时还证实了对多排百叶翅片和波纹翅片换热器具有相同规律。研究发现：较高的空气流速和较大的管排数都会导致涡流区域的产生，因此，翅片间距对换热系数的影响均可忽略。

2、管排数

        对于平板型翅片：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ReDc<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ReDc>3000时，管排数对换热的影响将减小。

        对于波纹型翅片：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，换热系数会紧接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，换热因子会紧接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。

3、管径

         对于平板型翅片，管径越大的，造成管后的无效面积也越大。换热系数紧接着换热管管径的减小而稍有增大。比如，对于单排管和双排管，Dc=8.51mm时的换热系数比Dc=10.23mm的稍高；但Dc=10.23mm的压降却比Dc=8.51mm的要大10%-15%。

        对于其他的翅片类型（波纹型翅片、条缝型翅片、百叶窗翅片），采用小管径，同样可以减小管排的拖曳作用，从而增大管外换热系数；并能够减小压降损失。如：对百叶窗翅片，当迎面风速Vfr<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%的压降损失。

铝翅片在使用中的问题

        铝翅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。表面涂膜处理是解决问题的有效方法，空调热交换器表面涂膜处理技术是九十年代发展起来的新技术，主要进行耐蚀性涂膜处理和亲水性涂膜处理。

        进行翅片表面涂膜处理后，空气侧的阻力特性会得到极大改观。Mimaki（1987）对带亲水涂层的换热器进行了研究，他发现，采用亲水涂层翅片后，湿工况下的压降降低到原来的40~50%；且空气侧的热传递系数增加了2~3个百分点。K.Hong和R.L.Webb发现，对波纹片、开缝片和百叶片三种翅片形式，在2.5m/s迎面风速时，带亲水涂覆层时的湿工况和干工况下的压降比均为1.2.即对湿盘管，在百叶翅片和波纹翅片上采用亲水涂覆层，当迎面风速为2.5m/s时，可使湿工况下压降损失分别降低45％和15％。因此，涂覆层对百叶翅片的影响要比对波纹翅片的影响大。

换热器翅片设计注意事项

        热交换系数大的翅片能够在相同容积和造价下提高热交换器的热交换能力，但是阻力的增加在固定的风机运行曲线下回降低空气的流量。空气流量的降低有两方面的不利因素：第一降低的空气流速会降低热交换系数；第二在表冷器中空气温度的提高，使相同起始温差下的LMTD降低。因此，设计人员应充分了解所选换热器的翅片形式，并根据使用场合不同区别对待。