風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組除霜研究 2

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1、風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組除霜研究摘要：對(duì)風(fēng)冷熱泵在制熱運(yùn)行時(shí)結(jié)霜的因素進(jìn)行了分析,并就結(jié)霜對(duì)機(jī)組冬季工況的影響進(jìn)行了研究,提出了機(jī)組在冬季工況下性能提高的幾條途徑。關(guān)鍵字：風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組蒸發(fā)器除霜1引言　　風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組作為中央空調(diào)的冷熱源,自90年代在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用以來(lái),使用地域由南向北迅速推廣。這類機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是一機(jī)二用,提高了機(jī)組的利用率。制冷時(shí),冷凝器采用風(fēng)冷,省去了水冷冷水機(jī)組所需的冷卻水系統(tǒng)；制熱時(shí)采用熱泵運(yùn)行方式,節(jié)能且無(wú)使用鍋爐造成的對(duì)環(huán)境的污染；機(jī)組安裝、布置方便,可置于屋頂而無(wú)需專門設(shè)置機(jī)房等。但

2、從風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的效果看這類機(jī)組在氣溫偏低且相對(duì)濕度較高的地區(qū)如長(zhǎng)江流域制熱運(yùn)行時(shí)還不太理想。其主要原因是蒸發(fā)器結(jié)霜及除霜造成機(jī)組供熱能力下降。2結(jié)霜原因　　風(fēng)冷熱泵機(jī)組在冬季制熱運(yùn)行時(shí),其肋片盤管換熱器起蒸發(fā)器的作用,由于蒸發(fā)溫度較低,盤管表面的溫度也隨之下降,甚至低于0℃。當(dāng)室外空氣在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)盤管時(shí),其所含的水分就會(huì)析出并附著于盤管表面形成霜層。隨著霜層的形成,機(jī)組的性能下降,工況惡化,制熱量也將下降。霜層的形成和影響因素比較復(fù)雜,我認(rèn)為其主要影響因素有冷卻面、室外氣候條件及時(shí)間。2.1冷卻面因素　　

3、冷卻面因素是指的是肋片換熱器的溫度和形狀結(jié)構(gòu)情況。　?、贉囟纫蛩亍　‘?dāng)盤管表面溫度低于0℃,且低于入口處空氣的露點(diǎn)溫度時(shí),空氣分就會(huì)析出并在蒸發(fā)器表面形成霜層。盤管表面與入口空氣之間的溫差越大,結(jié)霜速度越快,結(jié)霜也越嚴(yán)重?！　、趽Q熱器的結(jié)構(gòu)因素；包括(a)肋片邊緣效應(yīng)；(b)肋片間距；(c)沿氣流方向管排數(shù)；(d)肋片表面粗糙度。2.2氣候條件　　①溫度和濕度:空氣相對(duì)濕度越大,盤管結(jié)霜就越嚴(yán)重。在長(zhǎng)江流域的氣候條件下,當(dāng)室外空氣的相對(duì)濕度小于50%時(shí),肋片盤管則很少會(huì)結(jié)霜。當(dāng)室外空氣溫度低于-5℃時(shí),隨著溫度進(jìn)一步下降,

4、空氣就趨于干燥,結(jié)霜減少。實(shí)際運(yùn)行表明,當(dāng)室外空氣溫度在-2～7℃,而相對(duì)濕度大于50%時(shí),肋片盤管的結(jié)霜情況最嚴(yán)重。從圖1濕度對(duì)蒸發(fā)溫度的影響可看出,一段時(shí)間內(nèi)濕度較大時(shí)(<=80%)的蒸發(fā)溫度比濕度較低時(shí)的蒸發(fā)溫度高,然而在某一時(shí)刻后,蒸發(fā)溫度下降至比濕度較低時(shí)的蒸發(fā)溫度更低。這是因?yàn)樵谇耙粋€(gè)時(shí)段濕度較大造成蒸發(fā)器負(fù)荷大,因而蒸發(fā)溫度高；隨著結(jié)霜不斷加劇,霜層厚度將超過(guò)濕度較小時(shí)的結(jié)霜厚度,故蒸發(fā)溫度便更低。而結(jié)霜后霜層也更厚,所以風(fēng)量一直比濕度較小時(shí)的風(fēng)量小。　?、跉饬魉俣?在強(qiáng)制對(duì)流的情況下,氣流的流速對(duì)霜的形成有

5、較大影響。迎面風(fēng)速很小時(shí),盤管結(jié)霜較快,且霜層厚度增加較快；當(dāng)迎面風(fēng)速較大時(shí),則結(jié)霜狀況明顯改善。這主要是因?yàn)轱L(fēng)速降低,使負(fù)荷減小,造成蒸發(fā)溫度快速下降,使結(jié)霜速度加快；而風(fēng)速增大,使負(fù)荷增大,蒸發(fā)溫度上升,溫差減小,降低了結(jié)霜的傾向。不同迎面風(fēng)速下的實(shí)驗(yàn)曲線(見(jiàn)圖2)便證明了這點(diǎn)。圖1濕度對(duì)蒸發(fā)溫度的影響圖2風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)溫度的影響　　另外機(jī)組運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng),結(jié)霜的可能性就會(huì)越大；且上一次開(kāi)停周期中停機(jī)時(shí)間越短,越可能會(huì)加劇結(jié)霜的傾向。3結(jié)霜對(duì)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的危害　　蒸發(fā)器結(jié)霜對(duì)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)面影響主要在兩個(gè)方面:

6、3.1影響導(dǎo)熱熱阻　霜層增加了導(dǎo)熱熱阻,降低了蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)。在結(jié)霜的早期,由于霜層增加了傳熱表面的粗糙度及表面積,使總傳熱系數(shù)有所增加,而隨著霜層增厚,導(dǎo)熱熱阻的影響逐漸成為影響傳熱系數(shù)的主要方面時(shí),總傳熱系數(shù)又開(kāi)始下降。3.2影響空氣流量　霜層的增加加大了空氣流過(guò)翅片管蒸發(fā)器的阻力,降低了空氣流量,對(duì)蒸發(fā)器性能的這一影響是結(jié)霜負(fù)面影響的主要方面。由于這些負(fù)面影響,風(fēng)冷熱泵在結(jié)霜工況下工作時(shí),隨著霜層的增厚,將出現(xiàn)蒸發(fā)溫度下降、制熱量下降、風(fēng)機(jī)性能衰減,電流加大等現(xiàn)象而使風(fēng)冷熱泵機(jī)組不能正常工作。4提高風(fēng)冷熱泵機(jī)組在結(jié)

7、霜工況下工作特性的途徑　　應(yīng)從三個(gè)方面進(jìn)行工作:①在風(fēng)側(cè)換熱器的設(shè)計(jì)上,針對(duì)其運(yùn)行條件,延緩結(jié)霜和盡量降低結(jié)霜對(duì)熱泵機(jī)組性能影響的速度；②提高風(fēng)冷熱泵機(jī)組的除霜性能,縮短除霜時(shí)間以及減少除霜對(duì)系統(tǒng)行動(dòng)的沖擊；③采用智能除霜控制,使除霜控制能適應(yīng)不同地區(qū)及不同使用條件的變化。4.1風(fēng)冷換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注意的問(wèn)題　　當(dāng)空氣露點(diǎn)溫度高于蒸發(fā)器翅片表面溫度且翅片表面溫度低于0℃時(shí),翅片表面即會(huì)結(jié)霜。所以,在一定的大氣條件下,蒸發(fā)器翅片表面是否結(jié)霜、霜層的發(fā)展速度以及對(duì)蒸發(fā)器性能的影響程度在一定程度上與蒸發(fā)器上翅片結(jié)構(gòu)、形式有關(guān)。在

8、大氣條件不變時(shí),若蒸發(fā)溫度相對(duì)較高,蒸發(fā)器表面的結(jié)霜情況會(huì)相對(duì)好一些,但這要以加大換熱器面積為代價(jià),對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸原本較大的風(fēng)冷換熱器,由于迎面風(fēng)速不均勻,加大的換熱器部分并非能發(fā)揮出相應(yīng)的效果,同時(shí),增加了制造成本。為此,存在著在一定的風(fēng)冷換熱器結(jié)構(gòu)尺寸下,如何改進(jìn)其換熱性能的問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)形式上影響風(fēng)冷