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试析换热器结构布置对分体式空调室内机性能的影响

作者: 发布时间:2019-12-28 11:52:43 阅读: 78 次

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试析换热器结构布置对分体式空调室内机性能的影响

 

摘要:社会的进一步发展,促使现阶段我国科技水平不断提升,越来越多的科技设备被制造并应用在人们日常生活当中,空调就是当下应用较为广泛的设备之一,保证空调应用性能,可以提升使用效果。基于此,本文立足于换热器角度,分析了其对于空调内机性能的影响,希望以上内容的论述,可以推动空调性能稳步提升。

关键词:换热器;翅片;分体式空调

 

引言:近几年,随着经济水平的提升,我国居民的空调应用数量不断增加,此种背景下,对于空调使用性能的要求逐渐提高,换热器结构作为空调内部的重要组成部分,在现阶段的发展过程中,更加注重协调整体外形,降低噪音等方面的优化,对于空调主体使用性能的考虑较少。因此,就换热器结构布置对分体式空调室内机性能的影响研究有着鲜明意义。

1研究概述

1.1研究基本方法

为保证整体研究结果符合实际情况并且可靠,本文选取了市面上常见的一种换热器结构最为研究对象,并且应用ANSYS软件对其进行信息化处理。在ANSYS软件中存在有CFX模块,可以应用这一模块分体式空调以及内部换热器进行数据模拟以及模型建立分析。

1.2研究基本内

ANSYS软件之下,本文着重分析了换热器基础组成部分“翅片”对于设备整体性能的影响。具体影响内容为:1、不同翅片结构对于换热器应用过程中气体流场的影响;2、不同翅片结构对于换热器应用性能的影响;3、基础流场强度;4、翅片使用过程中的热性能。研究结构希望可以对分体式空调的整体设计以及换热器设计与选择产生一定参考作用。

1.3几何模型建立

应用ANSYS软件对换热器进行建模处理,其中空调室外壳模型规格为:长85cm、宽29cm、高19cm。其中换热器基本组成部分,铜管、翅片以及风轮的规格分别为:①铜管。直径为0.7cm、各个铜管之间的间距为2.1cm、管排间距为1.27cm。②翅片。翅片基础厚度为0.0095cm、各个翅片之间的间距为0.15cm。③风轮。风轮建模规格为10.2cm×66.5cm。

完成建模之后对几何模型进行综合分析发现,设备内部翅片总共分为三个部分,其中中间部分的翅片在运行过程中可能会受到两侧翅片的影响,因此选取其中三片进行研究。而为了保证模型分析过程中可以充分的考虑外部环境因素的影响,因此将空调内机组设置在一个半圆形的区域内,应用半圆形区域模拟外界环境。半圆形区域直径的设计,以内部风扇直径的二十倍最为适宜。

2网格与边界设定

对于模型数据分析而言,建立一个网格数据模型是基础内容。通常情况下,所建立的网格,无论是层数还是规格都会对最终的分析结果产生一定影响。就翅片网格化分析而言,网格层所具有的实际厚度,将会取决于网格与翅片之间的距离,与翅片距离较为接近的位置,网格厚度较小,并且随着空气方向,网格层厚度不断提升。因此为了进一步保证检测质量,更加良好的分析气体流动以及设备传热性能,需要对网格层进行合理选择,尤其是翅片位置以及空气进出口位置。本文检测过程中所应用的网格类型为“非结构四面体网格”。

检测应用到的CFX模块为14.0版本,对于结果进行记录与分析的控制方程为“N-S方程”,采用模型类型为k-ε,设备运行期间所产生的压力耦合数值计算方法为“SIMPLE”,湍流动能以及耗散效率的分析与计算应用“二阶迎风格式”离散方法。为保证计算机结果稳定,因此需要保证模型外界空气环境内稳定,并且无法进行压缩,同时外界环境温度也需要保持恒定。

空调室内机组中的翅片表面以及铜管全部设置为“恒温壁面”,具体温度控制在280k,而空气出入口所具有的边界条件设定为外界环境温度300k的大气压。空气产生流动的基本原理为“贯流风机进行旋转”[1]。以上条件下,分析翅片夹角与分体式空调扇热器之间的关系,选择的三组翅片所具有的夹角分别为70°、80°、93°;内部风机运行效率为1300r/min。

3模型模拟试验结果研究

3.1空气流线分布

在试验分析中,应用软件相关技术得出三组夹角下的空气流线图形,从图形中可以分析得出当夹角数值逐渐增加时候,图形中的一个部分空气流线没有发生过多的变化。而另一部空气流线在夹角变化中发生变化,导致此部分换热效果降低。

3.2热流密度分布

同样应用相关的软件技术,在模型分析过程中得出翅片表面热流密度图形,通过对图形的分析可以得出以下结论:①当试验翅片夹角不断提升时,图形中有一部分热流密度没有发生过度的变化。②当角度不断提升,图形中的另一个部分的热流密度有明显的上移情况,下部热流密度逐渐减小。产生此种现象的基本原因为,换热器内部气体在进行循环之后,没有立即排出,最终导致以上现象发生,促使换热器整体性能下降,换热效果逐渐降低。

3.3侧换热系数分布

侧换热系数的分布主要体现在翅片与空气之间的相互作用,应用软件当中的功能,可以将侧换热系数进行图像展示,通过对图像进行分析可以发现,当翅片夹角逐渐提升时,其中一部分翅片与空气之间的侧换热系数并没有出现明显变化,而另一部分侧换热系数发生明显变化,具体表现分布上移,该区域下部侧换热系数降低[2]。产生此种问题的主要原因仍然是换热器内部气体在进行循环之后,没有立即排出,促使换热器整体性能下降,换热效果逐渐降低。

通过数值模拟计算结果显示,三组不同翅片夹角的模型中,翅片内部空气流线分布区别不大,空气和翅片表面换热系数分布及翅片表面热流密度分布均发生明显变化。翅片夹角保在70度时,换热器的温度场分布更为均匀,换热系数更大。因此在分体式空调设计中,应该通过保证翅片夹角,保证换热器以及整体性能。

结论:综上所述,对于分体式空调而言,是现阶段居民生活中常用的设备之一,其使用性能关乎着用户的应用体验,因此必须立足于空调基本组成构件进行综合分析。立足于换热器角度来说,其基础使用情况,将会影响自身使用性能,以及空调整体性能。本文通过对换热器结构进行研究,得出相关研究结论,可为换热器结构以及空调设计提供一定参考。

参考文献:

[1] 李学良,洪国同,王国鹏,牟健,李建国.一种用于柱面压缩实验并设有两级内翅式换热器冷屏的液氦温区低温靶[J].中国科学:技术科学,2018,48(08):827-835.

[2]蒋浩. 导风圈与轴流风扇的不同配合关系对空调室外机流场及性能的影响分析[A].中用电器协会.中用电器协会:《电器》杂志社,2017:8.