蒸发式冷凝器在家用空调的创新应用.doc

蒸发式冷凝器在家用空调的创新应用 作品内容简介 设计出一种新型的风冷、水冷复合的家用空调。传统的家用空调冷凝器一般采用风冷，现设计出一种风冷、水冷结合冷却冷凝器的空调，此种冷凝器利用非饱和空气的含湿量差和水的蒸发潜热进行换热。1Kg水在常压下蒸发能带走约2440KJ的热量,而传统的家用空调的风冷式冷凝器虽不需要用水,但冷凝效率低,其适用的场合受到很大限制。 由于夏季室外温度较高（约30~40℃），采用空冷式冷凝器时冷凝温度将升至45~50℃，为获得同样的制冷量，制冷压缩机的容量需增大20%;另一个突出的问题是空冷式冷凝器的传热系数小,约24—28，造成运行费用和设备成本较高。 蒸发式冷凝器以水和空气的混合物作为冷却介质，其中，气态制冷剂冷凝过程所放出的凝结潜热主要依靠冷却水的蒸发带走。 本作品利用空调蒸发器吸热，表面产生的露水作为供水源，以实现水的充分利用，同时，可以降低风冷电动机功率，达到节能的目的。因水的比热容较大，其冷凝效果更好。根据设计和理论计算，以KFR—50T3W/Y—A型家用空调为例，在室外35℃，室内27℃温度下，蒸发器可产生露水5L/h，在同样的冷凝效果下，此新型空调可降低 功率，因此，节能效果非常明显。 联系人： 联系电话： EMAIL： 1 作品的背景和意义 节能减排是深入贯彻落实科学发展观，构建和睦社会的重大举措，全球能源的严重缺乏已经是一个严峻的事实，研发，推广，普及节能家电是许多国家积极从事的工作。当前，世界许多企业都在研制更加节能、环保的空调系统。在我国，随着人民生活水平的不断提高及国家家电下乡政策的推动，家用空调已经走向亿万农村家庭。然而，其能耗的增大，将是一个严峻的问题。因此，节能、环保、高效，将是空调发展的主要方向。 目前，家用空调冷凝器是以风作为冷却介质，风冷发动机功耗较大，双蒸发器室内换热表面所产生的露水直接排向环境，未能得到利用，造成能源的浪费。本作品利用蒸发器表面露水作为水源，以风冷，水冷复合方式冷却冷凝器，以达到风冷电动机功耗，且充分利用水源的目的。 2 设计方案 2.1 设计思路 冷凝器是一种将压缩机排出的高温、高压制冷剂气体冷凝成液体的换热设备，制冷剂在冷凝过程中要放出热量，这些热量通过冷凝器的铜管和铝片传至外侧，由流过冷凝器的空气带走，从而起到排出热量的目的。 家用空调为分体式空调，室外机组采用风冷式和水冷式两种方式结合，其中水源由室内机组的排水管提供，在排水管上装配高压喷嘴，通过轴流风扇与喷觜喷出的高压雾水，共同对冷凝器进行冷却。 2.2 冷凝器设计 如图1是分体式空调器风冷式冷凝器的整体结构。图2是冷凝器实物图。冷凝器由铜管外套铝片组成，来自压缩机的高温高压气体由上方进入冷凝器的传热管，沿着管子向下流动，放出液体后被冷凝成液体，由下部的管子流出。室外空气由风机鼓风，吹过传热管和肋片。 本作品的改进之处是在风机前部安装一个喷嘴，工作时，在风机吹风的同时，喷嘴向冷凝器表面喷出高压水雾，在冷凝管上同时与风进行对流换热和与水进行表面热传导。 本作品所设计的冷凝器由冷却管组、高压喷嘴、轴流风机、小型水泵、集水器、收水器、箱体等部分组成。 喷淋水由小型水泵将集水器的水输送到冷凝器前的高压喷嘴，经喷嘴喷淋到冷凝排管的外表面形成很薄的水膜，水膜中部分水吸热后蒸发为水蒸气，其余未能蒸发的的水滴被收水器回收至集水器，供水泵循环使用。 集水器的水由室内机组的蒸发器表面露水经排水管收集而来，根据具体的环境温度可以人为补充冷却用水。 2.3 集水器的设计 集水器主要是收集室内蒸发器表面露水，同时将集水器中的水通过水泵喷淋至冷凝器表面。工作原理如下图所示： 集水器的结构设计如下图所示： 2.4 高压喷嘴 为了使喷淋水更加均匀地与冷凝器接触,降低冷凝温度,提高冷凝器换热效率,本作品选择一种高性能的雾化喷嘴——DFD系列防滴漏精细雾化喷嘴DFD系列防滴漏精细雾化喷嘴采用黄铜材质或不锈钢材质作主体，内镶不锈钢喷嘴蕊和不锈钢导流叶片，内含有一防漏装置，液体高速流动，在导流叶片中形成一个离心旋涡，从喷孔中喷出极细微的空心式雾粒，使用特氟龙滤网，喷出雾滴细微：10-30?微米，喷射角度：80--115，出水量：2.4—小时，系统供水压力：3-14公斤，每个喷嘴喷雾覆盖面积3~5平方米，降温能力：5~10。喷嘴抗老化、耐寒、耐晒、耐酸碱?不长苔、不易堵塞,并且清洗方便使用寿命长。 2.5 冷凝器设计优化 基于传统的家用空调冷凝器的材料及结构特点，采用此种冷凝方式会造成冷凝器出现一系列问题，如冷凝器外的铝片在湿热的环境中易被氧化，而影响冷凝器使用寿命；在恶劣的环境下，冷凝器易被灰尘堵塞，且冷凝管外易形成水垢，从而严重影响其