风速对空气源热泵翅片管换热器结霜特性影响

摘要:针对风速对空气源热泵翅片管室外换热器结霜特性的影响进行了实验研究。实验结果表明，结霜量随风速的增加不是成线形增长，在风速为1．3m/s时结霜量最小。霜层厚度随着风速的增加反而减小，而翅片管换热器的最大换热量随着风速的增加而增加。

1·前言
空气源热泵在冬季某些气象条件下运行时室外换热器表面会产生结霜现象，随着霜层厚度的增加，逐渐覆盖整个蒸发器，空气流通面积不断减小从而使通过室外换热器的空气流量也不断减小，同时，霜层导热热阻随着霜层的增加也不断的增加，严重破坏了空气与制冷剂之间的换热，使翅片管换热器换热性能急剧下降。因此探讨室外换热器表面结霜规律对解决空气源热泵空调稳定、高效工作问题具有重要意义。本文采用实验的方法对风速对空气源热泵翅片管换热器结霜性能的影响进行了研究。

2·实验装置与实验方法介绍
2．1实验装置
整个实验系统由焓差法空调器实验室、空气源热泵样机、测量系统三个部分组成，焓差法空调器实验室用于模拟实验所需的室内外侧环境，实验样机的室内、室外机组分别放于焓差法空调器实验室室内、室外侧。翅片管换热器的循环参数及其进出口温度、湿度、风速及换热器壁面温度采用计算机数据采集和处理。实验系统如图1所示，表1给出了实验样机的换热器参数。



2．2结霜量的测量
在实验中，室外换热器进口均匀布置了16个温湿度传感器和风速传感器，在其出口布置4个温湿度传感器，通过测量换热器进口平均风速计算换热器空气流量，利用布置在进出口的温湿度传感器测量换热器进出口的干球温度和相对湿度，计算出进出口空气含湿量。单位时间内室外换热器的结霜量则由下式计算:

实验中，温湿度和风速传感器采用TSI公司生产的型号为HUMOR10和TSI8465的传感器，其精度分别为2%RH，0．1℃和0．5%。温度采用天津仪表厂生产的T型铜－康铜热点偶，其精度为0．1℃，温度巡检仪采用横河公司生产的IM-DR232－1E，精度为0．1℃，压力传感器采用宝鸡麦克生产的MPM480传感器，精度为0．25%。
2．3实验工况
为了研究不同风速条件下空气源热泵翅片管换热器的结霜性能，本文在不同的空气入口风速条件下对一台空气源热泵翅片管换热器结霜性能进行了实验研究，入口空气温度为0℃，入口空气湿度为65%，入口空气进风风速变化范围为1．1～1．6m/s，对于所有工况下室内空气温度、湿度和风速均控制在20℃、50%和2．2m/s。

3·实验结果及分析
从图2可以看出，随着时间的增加，翅片管换热器上的霜的沉积量也迅速增加，且结霜量随时间几乎曾线形增加。这与其他研究者［1－3］的预测或实验结果是一致的。从图3可以看出在其它进风条件不变时进口风速为1．6m/s时结霜量最大，1．1m/s其次，1．3m/s最小。随风速的增加不是成线形增长，而是成上凹形，其原因可能是在风速为1．3m/s左右这个范围内霜层密度的增长最小，所以结霜量也最小。

从图4可以看出，结霜厚度随时间不是呈线性增长的，随着时间的增加霜层厚度增长的越快，其原因主要是随着霜层在翅片管换热器表面积聚，换热器表面的温度呈下降的趋势，特别在在结霜后期，霜层厚度的增加使得导热热阻积聚增大。