齿形参数对内螺纹铜管换热及阻力性能的影响

齿形参数对内螺纹铜管换热及阻力性能的影响

第6卷　第2期　　　　制冷与空调　　　　　　　　　　　　　　　2006年4月　　　　　　REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONING52254

齿形参数对内螺纹铜管换热及阻力

性能的影响Ξ

王　凯　王学印

(金龙精密铜管集团股份有限公司)

摘　要　介绍ACR内螺纹铜管齿形参数———齿条数及齿顶角对蒸发单管换热性能及阻力性能的影响。

关键词　齿型参数　蒸发单管　换热　阻力

Theimpactoftoothparametersonheattransferandpressuredrop

performanceofinner2threadcopperWangKai　(GoldenDragonABSTRACT　DescribestheofACRinner2threadcoppertube,the

numberofracks,itsheattransferandpressuredropperformance.

KEYsingleevaporatingtube;heattransfer;pressuredrop

　　基于节省材料、降低成本和提高能量有效利用

率(EER)以及使蒸发器、冷凝器结构紧凑化的目

的,在空调制冷用铜管(ACR管)系列中,从上个世

纪70年代开始产业化地应用内螺纹管代替光管之

后,内螺纹管产品在ACR管中所占份额逐步扩大,

尤其是随着国家新的空调能效标准的出台,使得国

内许多空调厂家把期待的目光进一步投向国内一

些有相当研发实力的ACR管生产企业。

1　蒸发管的传热性能及阻力特性

1.1　试验条件第一组:一号管与二号管的不同之处在于齿顶角。二号管齿顶角较一号管齿顶角小10°,即二号管齿形较一号管瘦(图1与图2为相同放大倍数的一号管与二号管齿形照片)。

制冷剂R22,单管内制冷剂完全蒸发,蒸发温

度6℃,入口干度17,出口过热度5～

6℃。

1.2　试验装置和计算方法

试验装置主要由压缩机、冷凝换热装置、电磁

膨胀阀及蒸发换热装置组成。试验部分由套管式

热交换器构成,内管为测试管。内管有效热传导长

度为3m。管内换热系数的计算方法采用传热单

元数法。

1.3　试验样管参数的改变图1　一号管齿形图　　第二组:三号管与四号管的不同之处在于齿条数。四号管齿条数较三号管少2条,

直观图表现为槽底较宽(图3与图4为相同放大倍数三号管与四号管的齿形照片)。

Ξ收稿日期:2005204204

　　　通讯作者:王凯,Email:happywk2003@163.com

　第2期　　　　　　　　　　　　王凯等:齿形参数对内螺纹铜管换热及阻力性能的影响　　　　　　　　　　　　号管小38%;在Vr=350(kg/(m2?s))时,二号管的阻力损失较一号管小46%。因此,从综合性能

分析,二号管(即瘦齿管)优于一号管。

图2　

二号管齿形图

图5　图图6　单位长度蒸发压降随工质质量流速的变化

1.4.2　不同齿条数的换热性能与阻力特性

1

.4.2.1　换热性能对比(见图7)

由图7

可以看出,三号管和四号管在Vr=154.3(kg/(m2?s))处存在一交点,在Vr=300(kg/m2?s)

图4　四号管横截面图

时,四号管较三号管换热系数约高出22%,而在Vr=100(kg/m2?s)时,三号管的换热系数高出四号管约8.8%。

1.4　试验结果

1.4.1　不同齿顶角的换热性能与阻力特性1.4.1.1　换热性能对比(见图5)

由图5可以看出,一号管与二号管的蒸发换热系数曲线斜率基本相同,故在不同流速下二号管较一号管换热系数提高约20%。

1.4.1.2　阻力特性对比(见图6)

　　由图6可以看出,一号管与二号管的压损曲线斜率不同,不能简单地给出一个阻力损失减小百分比,

但从图中可以看出随着工质质量流速的增大,二号管的阻力损失较一号管呈明显递减趋势。在

Vr=200(kg/(m2?s))时,二号管的阻力损失较一

图7　蒸发换热系数随工质质量流速的变化

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　制　冷　与　空　调　　　　　　　　　　　　　　　　　第6卷　1.4.2.2　阻力特性对比(见图8)2　结　论

从图8可以看出,三号管与四号管的阻力损失

视为相同。在实际应用中,选用三号管(齿条数多)

还是用四号管(齿条数少),应结合管内工质的流速

来选择

。管内蒸发为气液两相流动换热,其流动机制和换热机制非常复杂。在内螺纹管内的蒸发则更加复杂,目前还没有从理论上解析其几何参数与换热系数及压力损失之间的定量关系。作为ACR铜管

的研发及生产者,需要与空调厂共同坚持对内螺纹

铜管齿型的优化工作。从本实验结果看,减小齿顶

角,管子的换热性能整体提高,且阻力损失明显下

降,管子总体性能呈优化趋势。但对于铜管厂来

讲,增大了加工与控制难度。众所周知,内螺纹铜

管代替光管在传热界是一次革命,但实验证明,内

螺纹管的齿条数并不是越多越好,而是存在一个最

佳值,此次实验表明,,阻力损失基

本不变,,,同

时,将更加有助

图8　单位长度蒸发压降随工质质量流速的变化,提高能效比,对,加工难度也是呈减小趋势的。

参考文献

[1]　杨世铭,21世纪课程教材.西安:高等教育出版社

,1998:2052220.

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