新型平板热管换热器热回收效率特性实验研究

摘要：本文针对普通住宅房间设计了一台新型平板式热管换热器，该换热器结构紧凑、体积小巧.为研究该换热器的使用条件，本文开展了不同工质(Rll3、R141b以及这两种工质的混合物)对该热管换热器换热效率影响的实验研究.整个实验在夏季工况下进行，热管真空度为l×10-3Pa，充液量(灌入热管换热器内的工质体积与热管换热器体积之比)为1/3.实验结果表明:该热管换热器热回收效率较高。在整个风量范围内，R141b作为工质的热管换热器换热效果最好，最高效率达到了58.2%。
0·引言
为了满足人们的舒适度，提高室内空气品质，对于新风量的要求一直在不断增加，这必然使空调系统的能耗增多，加剧我国能源匾乏与高需要之间的矛盾。为解决这一矛盾，各种热回收装置被广泛应用于空调系统中。由高效传热元件热管组成的热管换热器具有结构紧凑，阻力小，传热性能好，无需动力，新回风不会交叉污染等优点。这些优良的特点决定了其在空调热回收方面更具有应用潜力，目前国内外对于热管换热器的研究日趋成熟。对于热回收装置的性能有2个重要参数，效率和压降，也即是节能和节能的代价，因此对于热回收装置的研究主要就是针对这两个方面的研究。对于热管换热器，影响它换热效率的因素有很多，除了热管几何特征、材料、换热面积、风量、温差，还有真空度、充液量、蒸发段长度、工质等。杨昭、吴志光[1]对热管热回收装置在空调系统中的应用进行了研究。讨论了不同的热空气流量比，迎面风速和管排数对换热效率的影响。结果表明为提高热管热回收装置的热交换效率，需采用翅片式热管，增加管排数，迎面风速限制在2~3m/s的范围内。唐志伟等[2]对具有短管束的小型分离式热管的传热特性进行试验研究，对6种不同的充液率进行了试验，结果说明小型分离式热管最佳充液率按蒸发段总容量计为48%~63%，按管束总容量计为20%~40%。刘娣等[3]设计了一个分离式热管回收样机，探讨了充液率(在冷态条件下蒸发段内的工作液淹没高度与蒸发段的有效加热高度之比)对热管传热效果的影响以及最佳运行工况下的充液率。充液率分别为60%、80%、100%，由实验结果推断出对空调系统排风能量回收的热管换热器，其充液率宜取80%左右。岂兴明等[4]以丙酮、乙醇和水为工质，对小型平板热管在充液率为20%~90%的传热性能进行了试验研究。得出了该平板热管以乙醇为工质的传热性能最好，并得到最佳充液率为50%。
本文针对普通住宅房间设计了一台小型平板式热管换热器，并讨论了不同真空度对该换热器换热效率的影响，结果表明真空度对该换热器换热效率的影响较小[5]。本文针对小型平板式热管换热器换热效率的影响因素工质，进行了实验研究。
1·热管换热器
图1(的所示为平板重力热管，选择铝作为制作材料。该换热器尺寸为340mm×32mm×2mm。热管分为冷凝段、绝热段以及蒸发段三个部分。图l(b)所示为热管剖面图，该热管由11个槽道构成，以强化热管换热性能。

图2(a)所示为由上述热管所构成的热管换热器，在热管与热管之间有很多铝制翅片与之相连，以增加换热面积。为了增强换热效果，本实验将两个热管换热器焊接在一起，焊接方式如图2(b)所示。整个换热器尺寸为:220mm×64mm×340mm，换热面积为3.2m2。

2·实验系统及过程
实验台如图3所示。实验装置主要山热管换热器、风道、翅片管换热器、恒温水浴、直流电源和风机构成。为保证实验效果，风道外加保温材料，减少热量损失。实验台两侧的风机提供不同风速的空气作为新风和排风，通过改变恒温水浴的温度来控制经过翅片换热器的空气的温度，从而模拟实际的冬夏季工况。实验过程中新风和排风的风量保持一致。

本文通过一系列实验研究了不同工质对热管换热器换热效率的影响。根据国内相关标准规定[6]，室内最小新风量是30m3/(