今天我们来探讨一下5mm小管径铜管换热器在R290环保型制冷剂替代趋势下的应用优势和它的性能分析。
1、原材料铜价格上涨，在确保制冷系统性能及能效的前提下，降低成本是企业的考虑重点；2、越来越多的国家尝试着使用R290环保型制冷剂，小管径铜管换热器随着Ｒ２９０使用，其强化传热的效果愈加明显。综合５ｍｍ 管径换热器在空调系统中的性能比较，其冷凝性能优于大管径换热器，在制冷行业发展具有很大的优势。以前，空调换热器产品我们用9.52mm或者７ｍｍ的铜管，但是成本太高了，尤其是在现阶段原材料铜价格上涨的市场背景下，原材料的上涨势必带来空调市场价格上涨，对企业来讲，这并不利于市场竞争。使用５ｍｍ管径的换热器能够明显减少铜的消耗量 ，能够直接有效地降低换热器成本 。一个直接的数字计算：如果将管径由９.５２mm缩小为５ｍｍ，单位管长铜管的表面积减少47.4％。这就意味着，即使铜管的厚度不变，单位管长的铜用量减少47.4％。实际上,由于耐压强度的增加，铜管的壁厚减薄， 铜材的减少量可达65％。由于铜管的成本占换热器材料成本的７０％以上， 这就意味着采用５mm管径，换热器的材料成本可以降低45％以上。由于换热器管径的缩小，换热器应用５mm管径的铜管后， 能够明显降低制冷剂的充注量。例如，将管径由9.52 ｍｍ 缩小为５ｍｍ， 则换热器的内容积可以缩小75％。这就意味着管径减小后，系统的充注量仅为原来的25％。充注量的减少可以直接减小因为制冷剂对于环境的影响。对于易燃型环保工质 — Ｒ２９０的应用则更是起到极大的推动工作， 因为充注量减少直接降低了 采用可燃制冷剂的换热器的危险性。
当换热器采用５ｍｍ管径的换热管后，对换热器直接的影响是管内换热面积下降，同时引起管内制冷剂侧的换热系数增大和沿程阻力损失的增大。制冷剂侧换热系数的增大可以提高换热器的换热性能，但换热面积的减小和制冷剂沿程阻力损失的增大可以降低换热器的换热性能和系统的能效。因此需要理论上综合评估５ｍｍ 管径换热器的性能。换热器的换热量受换热面积，换热系数的影响 ，具体可由公式（1）来表示，因管径改变会造成换热面积、换热系数和总换热量的改变，因此以下分别对这三项进行详细讨论。
制冷剂侧换热面积与换热管的直径呈线性相关，如公式（2）所示。例如将换热管的管径从目前常用的７ｍｍ变为管径５ｍｍ的５ｍｍ，其他参数保持不变，则制冷剂侧的换热面积将下降25％ 。制冷剂侧两相区内的换热系数与管径的关系较为复杂 ， 为了分析管径对换热系数的影响 ， 经研究发现，制冷剂侧的换热系数是随管径变小在一定程度上增大的。具体参见图１根据图形可知 ， 制冷剂侧的换热系数随着制冷剂流量的增大而增大 ， 且基本上呈线性的关系；管径越小，换热系数随制冷剂流量增大的趋势越明显 。
对于不同管径换热器 ，由于管外的换热面积主要由翅片组成 ， 可以近似认为管径缩小后 ， 管外换热面积基本不变。那么以管外总换热面积为基准计算总的换热系数，根据经验式可以表示成以下关系式：又根据经验关联式可以得到不同管径对应的换热系数、总换热系数、总换热量，具体见表１。由表１可知，５ｍｍ管径换热器换热量比７ｍｍ管径换热器换热量增加了1.015％ 。
版权声明：本文内容节选自《５ｍｍ 管径铜管换热器性能研究》，作者王晓宁、赵晋红、杨广辉、田丽芳，内容有删减修改，版权归属原作者，内容由HETA小编编辑整理，转载请注明来源，侵权请联系删除。
