人字形波纹片空调冷凝器设计广东申菱空调设备有限公司博士后工作站尹斌*欧阳惕摘要应用换热模型计算空气流过人字形波纹片管束的换热及R134a在光滑管内的冷凝换热特征。通过样机试验，验证设计方法的可行性。通过研究说明，换热模型可以较好地应用于人字形翅片管式冷凝器的设计。关键词空调；人字形翅片；冷凝器DesignonHerringboneWavyFin-tubeCondensersofAir-ConditioningByYinBin*andOuYangtiAbstractFin-tubecondensersarewidelyappliedinair-conditioningwithair-cooling.Thedesigningkeyofthefin-tubecondenseristhatcondensationheattransfercoefficientofrefrigerantsinsidetubesandsurfaceheattransfercoefficientofairsideareaccuratelypredicted.Applyingheattransfermodels,thispapercalculatesbothsideofheattransfercharacter-isticsofherringbonefin-tubecondensers.Atthebaseoftheoreticalresearch,feasibilityofdesignmethodisvalidatedthroughsampleexperiments.Theresearchresultindicatesheattransfermodelscanbepreferablyappliedtodesignherring-bonefin-tubecondensers.Keywordsair-conditioning;herringbonewavyfin;condenser*GuangdongShenlingAir-ConditioningEquipmentCo.,Ltd,Guangdong,Shunde,China0前言空调器中使用的风冷冷凝器多为铜管翅片式热交换器，制冷工质在铜管内流动冷凝，铜管外通过机械胀管的方法套平行的连续翅片以增加换热面积。铜管一般采用圆的光滑管或内螺纹管，翅片通常由铝箔制成。翅片的形式有很多种，如平翅片、波纹片、百叶窗型翅片、条缝片等[1]。图1所示为人字形波纹片。根据不同的结构尺寸和换热量的要求，冷凝器可以由一排或多排翅片管组成，制冷剂的流路可以是一路或多路。目前对风冷冷凝器的研究主要集中在两个方面。一个方面是管内冷凝换热特征的研究；另一个方面是不同形式强化翅片换热及阻力特性的研究。制冷工质在管内冷凝由于存在相变，因此换热现象*复杂。许多学者的研究结果表明，影响管内冷凝的重要因素是制冷工质在管内的流型。流型主要分为三种。即环状流、层状流、及这两种流型之间的过渡流。影响环状流的主要因素是界面处的气－液剪切力，而影响层状流的主要因素是重力。图2所示为光滑管内的层状流。管内冷凝换热的理论模型还在不断完善，但一些通过大量试验得出的换热关联式还是可以较好的预测管内冷凝换热系数。对于强化翅片的研究主要以试验和数值计算为主，这是由于许多强化翅片结构复杂，很难用理论模型描述。不过一些模型可以描述结构相对简单的强化翅片。在设计过程中，强化翅片的表面换热系数和阻力通常是在平翅片的基础上乘修正系数，但这样的估算往往与实际情况有较大的差异。本文应用CCWang[2]的换热模型对人字形波纹片管束的表面换热特征进行研究，换热系数。以理论为依据，设计样机。将样机试验数据与设计数据相比较，从而分析模型应用的可行性。尹斌，男，1975年生，博士528313广东省佛山市顺德区广东申菱空调设备有限公司博士后工作站E-mail:binyinmail@yahoo.com.cn收稿日期：2006-4-26修回日期：2007-4-18.64.洁净与空调技术CC&AC2008年图1波纹片结构简图图2光滑管内的层状流1数学模型及分析1.1人字形波纹片管束换热模型CCWang等通过大量的试验建立了人字形波纹片管束换热模型，其模型可以描述91％的试验数据，误差在15%以内。CCWang的模型应用范围较宽，换热管外径可以为7.66mm~16.85mm，管排数可以为1~6，管间距可以为21mm~38mm，排间距可以为12mm~33mm。以下介绍该模型的数学描述。换热因子j与摩擦因子f具有如下表达形式：(1)()211212211cmocAPfAGρρρσρρ����∆=+−−��������(2)根据雷诺数ReDC的范围确定j、f。当ReDC<1000时，方程如下：(3)(4)(5)(6)22.726.84tanJθ=−+32.66tanJθ=(7)(8)23.05tanFθ=−30.192FN=−40.646tanFθ=−(9)(10)(11)当ReDC>1000时，方程如下：(13)43200311206460.cl.tsJhcJDcDPPFDDRe.j������������������������=−(12)(14)(15)()3504720051201tan1410.tl..lsPPPF.F����������������−=−θθθ...
