空气源热泵蒸发器表面霜层生长特性实验研究

在室外环境空气温度-15℃～5℃、相对湿度65％-90％范围内，对一台空气源热泵室外换热器表面霜层生长特性及热泵系统动态性能进行了实验研究。实验结果表明，翅片表面霜层厚度呈分段增长模式，在结霜初始段，霜层主要由粒状冰晶组成，并逐渐形成柱状冰晶，其厚度增长较快；在第二阶段为柱状冰晶主要在其半径方向生长，霜层厚度增长速度减慢；而在第三阶段，柱状冰晶主要在其高度方向生长，逐渐形成针状冰晶，霜层厚度增长速度迅速增大至第二阶段的3-5．8倍。对实验结果的分析表明，热泵机组性能恶化主要是由于蒸发器表面温度下降、霜晶形态变化引起霜层厚度快速增长及空气流动阻力增加导致风机流量下降三个因素之间形成的恶性循环所致，其中换热器表面温度下降引起的霜晶形态变化起到了至关重要的作用。

翅片管换热器结构对霜层生长特性影响研究

以50%的去离子水-乙二醇溶液作为制冷剂,用显微测相法测量翅片表面的霜层厚度,实验研究了换热器结构对翅片管式换热器的结霜性能的影响。实验结果表明:对于不同翅片间距(1.6mm—2.8mm)的换热器,当翅片间距为1.9mm时,换热器的平均换热量最大,且相对运行稳定,换热器的性能最优。采用平片时,换热器表面霜层生长较慢,但是其换热量较小,工程实践中不宜采用;采用波纹片时,换热器换热量较大且稳定性较好;在不结霜的情况下,开窗片换热器性能优于正弦波纹片与平片。

室外换热器迎面风速对空气源热泵结霜特性的影响

对不同迎面风速条件下空气源热泵系统室外换热器表面霜层生长特性进行了实验研究,测量了翅片表面动态霜层厚度、换热器结霜量,显微观察了霜晶生长过程。实验结果表明,迎面风速的降低使得空气源热泵机组室外换热器表面霜层厚度加速增长,结霜周期随迎面风速的下降呈近乎线性地减小,而且相对湿度越低,结霜周期下降的速度越快;因此,减小室外换热器迎面风速将恶化空气源热泵机组结霜∕除霜周期中的平均性能。对霜晶形态的显微观察发现,低迎面风速工况下霜层厚度增长速度加快的原因是由于空气源热泵蒸发器壁面温度降低造成的霜晶形态的改变,翅片表面柱状冰晶始终在高度方向快速生长,这种现象与低环境温度工况下翅片表面霜晶生长形态类似。换热器总结霜量随迎面风速的减小而下降,造成霜层平均密度降低。

环境参数对空气源热泵蒸发器表面霜层影响研究

对一台空气源热泵翅片管蒸发器表面结霜特性进行了实验研究,分析了室外环境温度和相对湿度对霜层的形态、平均密度、总平均密度及动态密度的影响.实验结果表明:室外环境温度的降低或相对湿度的增加将促使换热器表面霜层在生长过程中形成针状霜晶,乃至形成绒状霜层;在高温、高湿度工况下,霜层表面出现凝结水滴,使得霜层密度增大.在霜层减速生长段,霜层平均密度随结霜时间呈增大趋势,而在霜层加速生长段,霜层平均密度随结霜时间迅速减小,且动态霜层密度远远小于霜层平均密度.对环境参数不同而霜层厚度相同的霜层平均密度进行比较发现,其随环境温度的升高及相对湿度的减小而增大,且相对湿度的影响在低湿度工况下更为显著.

空气源热泵蒸发器结霜分布实验研究

在不同的迎面风速下对空气源热泵室外蒸发器表面霜层生长特性进行实验研究,得到了翅片管蒸发器翅片霜层厚度、结霜密度随时间变化规律并记录了霜晶生长过程。实验结果表明,较小的迎面风速使空气源热泵蒸发器表面霜层厚度增长速度较快,结霜周期更短。对霜晶形态的观察发现,低迎面风速工况下霜层厚度增长速度快是由于翅片表面柱状冰晶始终在高度方向快速生长且没有霜晶被吹落的现象,造成霜层平均密度降低。较高的迎面风速工况下存在霜晶吹落现象,霜层厚度增长较慢且密度较大。

环境参数对翅片管换热器表面结霜特性影响的实验研究

为了解决空气源热泵蒸发器在低温工况下的结霜问题,利用焓差法空调性能实验室搭建翅片管换热器结霜动态特性测试试验台,单独对翅片管换热器进行霜层生长特性影响研究,获得了翅片管换热器表面霜层厚度、结霜量及制冷剂制热能力等参数在不同迎面风速、空气温度及相对湿度情况下的变化规律。为延缓空气源热泵机组结霜、延长机组在低温工况下稳定运行时间提供了依据。