【HETA】小管径空调分配器流量分配性能评价和结构优化研究

制冷空调换热器技术联盟在搭建技术交流共享平台的同时也在不断联合企业及其他机构开展空调换热器相关技术研究。2016年，联盟共展开了“小管径空调分配器流量分配性能评价和结构优化”、“组合管径空调翅片及整机性能的优化设计”、“小管径换热器在冷藏柜上的应用研究”、“空调换热器长效性能研究”4大项目的研究。

本文为“小管径空调分配器流量分配性能评价和结构优化”的项目研究情况介绍。

一：项目背景

小管径空调技术的应用不仅降低了空调用铜量和材料成本，而且减少了制冷剂的充注量，使环保新型工质（如Ｒ290、Ｒ32）应用于空调器成为可能。小管径空调（管径≤５ｍｍ）通常采取多流路并联布置的换热器，从而避免压降过大造成性能下降。但是，多流路布置会导致各路的制冷剂分配不均匀。制冷剂液相分配偏少的支路内，工质很快全部蒸发成气体，换热面积未能有效利用；制冷剂液相分配偏大的支路内，工质出口过热度很小，甚至可能有未蒸发的液体，造成空调系统的换热能力恶化，从而降低了能效。因此需要性能优异的分配器来保障制冷剂均匀分配给换热器的各个支路。

研究表明：进口干度越小，质量流量越大，越有利于流量分配均匀，反射式分配器在倾斜安装时仍具有优良分配性能，气液两相流达到雾状流时分配性能达到最佳，流型为环状流有利于各端分路流量的均匀分配。目前分配性能的影响因素研究主要关注外部因素，如进口质量流量、干度、倾斜角度、两相流流型等，尚未对分配器种类和结构等内部因素影响下的流量分配规律，以及小管径空调分配器的结构优化方法进行研究。

二：项目技术路线图

为此，制冷空调换热器技术联盟组织相关会员，联合针对分配器类型和结构等内部因素对小管径空调分配器的影响，对小管径空调分配器进行了流量分配性能评价和结构优化，目的在于得到性能最优的分配器类型和分配器的结构优化方法。研究的技术路线图如下：

三：项目实施

经过理论分析和方案综合，下图样件二作为优化的分配器方案，并和原分配器样件一进行了整机对比测试。

测试结果如下图：

整机测试表面：无论在小风量还是在大风量下，样件二（改进型）的换热量均最大。其中，小风量下样件二相比样件一（原型）的换热量提高了2.2％，大风量下样件二相比样件一的换热量提高了2.7％。在整机系统功耗相同的情况下，COP 分别提高了2.2％和2.7％。整机实验得出的结果表明，相比于原型，在空调系统上使用本文优化方法设计的分配器可以有效提高能效。

项目结论在常见的分配器类型中，插孔式分配器下的流量分配效果最好。保持混合腔截面积不变，调整进出口管插入混合腔深度和出口管向外倾斜角度，可以作为进一步改进流量分配性能的优化方法，根据此优化方法设计的分配器可以使流量分配更均匀，从而有效提高系统的能效。