技术研究：换热器表面析湿！
房间空调器用换热器在长期运行过程中表面会积聚大量的粉尘颗粒物。当换热器处于析湿工 况时，翅片表面会发生析湿现象，大气中的粉尘颗粒物会粘附在翅片表面的冷凝水上而形成湿颗粒物污垢。析湿状态下的粉尘沉积量远大于干燥状态时的沉积量，因此会严重影响换热性能衰减。今天我们就来研究下换热器表面析湿。
入射颗粒物进入湿翅片时，部分会沉积并形成湿积灰层，部分会逃逸。模拟湿积灰层的变化过程，可将其分解为入射颗粒物撞击湿积灰层以及已沉积湿颗粒物被撞击这两个子过程；其中，入射颗粒物依次发生弹性形变、塑性形变和形变恢复，已沉积湿颗粒物的形态变化依次包括接触阶段、形变阶段和临界形变阶段。将上述过程进行建模，可模拟湿积灰层厚度变化过程。
析湿现象研究背景和目标
▌1、应用背景
●（1）析湿现象对于换热器翅片设计带来的困扰
析湿凝水是房间空调器蒸发器中一种常见的现象。
析湿可能会阻塞空气流道；对于通过增加翅片开缝及缩小翅片间距来提高换热能力的换热器，析湿会严重影响换热器的性能。
翅片的结构优化，难以依赖于大量的模具制作、翅片制作、产品实验这一流程，更需要可以模拟实际析湿性能的CFD工具。
●（2）积灰现象对于换热器设计带来的困扰
大气及空调器面临的状况：城市大气中的总悬浮颗粒物浓度普遍超标，导致家用空调器使用若干年后，室内外机换热器表面积聚大量的灰尘。
对空调器性能的影响：灰尘是影响换热器性能衰减最典型且最重要的因素，体现在增大空气侧压降并恶化传热。
政府标准要检测产品的长效性能了：政府标准已经要检测积灰相关的性能衰减了，但是设计上并没有可以预测积灰性能的手段。
▌2、目标
建立可以反映析湿和积灰机理的数学模型。
设计专门的实验方法来获得必要的数据，用于建立其中的部分模型。
借用商业CFD平台，编程实验析湿与积灰过程的模拟。
实验验证模拟的精度。
二、换热器表面析湿的模拟与实验
▌1、析湿物理过程分析
空调器析湿过程
▌2、析湿模型研究思路
▌3、翅片表面单水滴/水桥运动的模拟
物理过程描述
单个水滴/水桥在平翅片或铜管表面运动；
三维、非稳态、多相多组分问题；
根据水滴运动速度将水滴分为低毛细数(Ca<2×10-6)和高毛细数(Ca>2×10-6)两种情况。
▌4、翅片表面多水滴运动的模拟
●（1）理论分析
多水滴运动的模拟需要在单水滴接触角模型基础上增加区分水滴并存储每一个水滴接触角的算法；
三维、非稳态、多相多组分问题；
每个水滴运动均受到重力、风力和表面张力影响。
●（2）多水滴接触角模型
区分水滴并存储每一个水滴接触角的算法
▌5、析湿过程传质传热的模拟
●（1）理论分析
湿空气中水蒸气发生相变传质形成水滴——需要建立传质模型
水蒸气相变传质带来潜热热量传递——需要建立潜热传热模型
三维、非稳态、多相多组分问题
形成的水滴均受到重力、风力和表面张力影响
●（2）几何结构建立
●（3）模型计算结果——亲水强化翅片
对于亲水强化翅片，冷凝水形成过程与平翅片不同。冷凝水更容易在强化结构处（例如波纹、开缝和百叶窗）形成，并沿重力方向流出翅片表面。
▌6、析湿过程的实验研究
●（1）单水滴在翅片平表面运动模拟结果的实验验证
水滴接触角的实验验证
水滴速度的实验验证
●（2）单水滴由翅片流至铜管壁面模拟结果的实验验证
水滴轮廓的实验验证
结论：水滴轮廓的模拟结果与实验结果能够较好的吻合。
●（3）水桥轮廓模拟结果的实验验证
结论：水桥轮廓的模拟结果与实验结果能够较好的吻合。
●（4）翅片表面液滴形成和生长特性的数值模型的实验验证
翅片表面液滴形成和生长过程的可视化验证结果