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盘管与风机间距对散热性能影响的实验研究 哈尔滨工业大学市政环境工程学院 吴小舟 赵加宁 郭骏 兰州白银福来特室内环境设备有限公司 魏建民 摘要：由于风机出风口涡流的影响，流经盘管的热空气温度场、速度场的均匀性直接影响到风机盘管的散热性能。本文以实验的方法，通过改变设备的盘管与风机间距离及监测翅片表面温度场及风机盘管出口空气的温度场、速度场的变化，得到了不同盘管与风机间距时风机盘管在4种风量下的散热量及换热情况。结果显示：在盘管与风机间距由23.2cm增加到41.7cm情况下，风机启动时风机盘管出口空气温度场、速度场的均匀性得到明显提高，故风机盘管的散热量在高风速下增大12.8%，在中风速下增大10.8%，在低风速下增大12.1%；而在风机停止时散热量却减少21.3%。说明增大盘管与风机间的距离使得设备在强制空气流动的条件下增加散热量，而在自然流动的条件下减少散热量。 关键词：供暖型风机盘管 盘管与风机间距 散热量 0 前言 供暖型风机盘管（又称强制对流散热器）在低温热水供暖系统中的应用[1、2]中体现出来的启动时间短、水系统设计简化、布置方式灵活、控制方便、可采用多种低温热源等优点[3]，以及能够方便地解决供暖分户计量实施过程中出现的许多问题[4]，受到越来越多设计单位和建筑公司的青睐。近年来，国家大力提倡低温供热，以充分利用热泵热源、热电厂冷凝热热源以及楼内混水系统等低温热源。同时，鼓励开发占用室内使用面积不超过目前采暖散热器的高效新型低温供热末端装置，这就要求风机盘管在使用于低温供热时，不仅要结构紧凑，而且要高效。 风机盘管在强制空气流动条件下，由于风机在出风口形成涡流区，盘管与风机间的距离对风机盘管出风口的流场均匀性影响较大，从而影响整体散热效率[5]。理论上，当盘管与风机间的距离足够大时，该涡流区的影响较小。然而在产品设计中，由于体积的限制，不可能允许盘管与风机间的距离太大。换句话说，涡流对散热的影响是一定存在的。本文通过监测翅片表面温度场及风机盘管出口空气的温度、速度场的变化，实验研究盘管与风机间的距离对风机盘管散热性能的影响，为供暖型风机盘管结构的合理设计提供理论依据及实验数据参考。 1 实验方法 1.1 实验装置及实验对象 1-进水口 2-出水口 3-翅片 4-进风口 5-出风口 6-电机 7-风笼图1 低温热水散热器热工性能实验装置图 图2 供暖型风机盘管样机结构示意图 本实验在低温热水散热器热工性能实验台上进行，实验装置如图1所示。因为本文主要目的是为了研究盘管与风机之间的距离对风机盘管散热性能的影响，故可按照采暖散热器国家测试标准对热工性能实验的相关规定[6]进行测试实验。热媒温度的测量元件采用标准铂电阻测量，测量准确度为±0.1℃；流量采用天平称重，测量准确度为±0.5% ；小室内空气温度采用铂电阻测量，准确度为±0.1℃。 实验对象如图2所示，样机尺寸为800×130×600（mm）））））） 图5 L=23.2cm时高风速下盘管表面温度分布图 图6 L=23.2cm时风机停止下盘管表面温度分布图 图7 L=41.7cm时高风速下盘管表面温度分布图 图8 L=41.7cm时风机停止下盘管表面温度分布图 由图5、图7可知，在盘管与风机间距由23.2cm增加到41.7cm时，高风速工况即强制空气流动下，其翅片表面各测点的平均温度都得到减少，说明盘管的换热效果得到提高；由图6、图8可知，在风机停止工况即自然流动下，翅片上下层的温差都得到减少，说明增大盘管与风机间距不利于自然流动。 理论上由于右端靠近供回水进出口，自然流动工况下盘管上下层的温差应该从右到左逐渐减少，但实际中由于靠近盘管两端的固定支架冷壁面的影响，盘管表面温度分布曲线与理论上有所出入，但中间部分不受冷壁面影响的温度分布基本与理论一致。 盘管表面温度降低证明其换热效果得到提高原因如下： 根据能量平衡公式： （1） 式中——管内水侧的对流换热量，W； ——管外空气侧的对流换热量，W； ——管内到管外的导热量，W； 且 （2） 式中——铜管的导热系数，W/（m.K）——铜管的厚度，m； ——铜管内侧的平均温度，℃； ——铜管外侧的平均温度，℃； A——铜管的表面散热面积，m2 由公式（2）可知，盘管表面的平均温度降低直接导致铜管外侧的平均温度降低，而管内侧的平均温度基本不变，其他参