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冷风机与风冷冷凝器设计的开题报告

冷风机与风冷冷凝器设计的开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型

分析等）

1.1课题的目的

随着世界经济的发展，全球常规能源消耗量越来越大，而储量越来越小，

导致能源价格不断上涨，要解决这个问题，有两条路:一是寻找新的能源替代品，

二是节约和合理利用当前有限的常规能源。在全球能源消耗构成中，夏季空调制冷

能耗所占比重越来越大。据统计，夏季空调制冷用电量约占总用电量的40%，研究

空调产品换热器的换热效率，提高空调产品的节能指标就具有十分重要的意义。空

调器、冰柜等家用制冷设备和工业用制冷设备的生产在我国已经得到长足的发展进

步，从产量上来讲，已经步入世界前列，属于生产大国。但是从技术上讲，和欧美

等发达国家相比还有一定的差距，尚不属于技术大国，还不是制冷空调产品的强

国。可持续发展是当今世界许多国家共同的总体战略，也同样是我们国家发展的重

大战略。节约能量消耗，保护自然环境是经济和社会可持续发展战略的需要，这也

对制冷机制造业的发展提出了新的要求，指出了发展的方向。

冷风器是空调机组的核心部件，其性能直接影响到空调机组的性能。因

此，国内外对冷风器的研究十分重视，先后提出的热工计算方法已不下几十种，这

些方法各具特色、各有利弊，即使在国内外空调设计手册和教科书中采用的几种主

要热工计算方法计算时也不都能较全面和准确反应风冷器的性能。本文也对风冷式

冷凝器进行了相应的理论分析和实验研究，获得大量的实验数据，通过对数据的处

理分析，得到一系列有关风冷式冷凝器换热性能和风量测试的结论，对于冷凝器结

构的优化设计具有很好的参考借鉴作用。

1.2国内外的研究现状及设计方案比较

1.2.1冷风机的国内外研究现状

冷风器是冷库、空调等制冷系统的一个重要部件，由于其工作温度较低而

经常结霜，为使其正常工作，不得不对蒸发器进行定期除霜，这不仅要耗费额外的

能源，而且除霜期间制冷系统要停止工作，整个制冷系统的制冷效果无疑会大大降

低，所以了解冷风器在结霜工况下的运行特性，以及霜的形成规律及其对蒸发器工

作性能的影响，可以指导我们对系统进行优化，合理除霜，以便于提高空冷器的性

能，这也一直是我们对冷风器不断进行研究的原因和动力。冷风器作为空调系统

中水侧和风侧子系统的重要接口，国内外对其研究主要集中在强化换热、热工计算

方法、仿真、应用范围的拓宽、开发更加紧凑型的翅片管水冷式表冷器等方面。现

在空调用冷风器大多数采用铜管套铝片结构，也有少量的使用钢管铝翅片，铝管铝

翅片，但最终目标都希望能采用新的技术，强化表冷器的传热，从而提高机组制冷

量、处理空气效率，降低冷风器风阻，使产品结构更加紧凑，减少铜、铝等金属材

料的用量。对管翅式铜管铝翅片的换热器研究表明，其热阻分布规律为：管内热阻

与铜管翅片的接触热阻及管外空气侧的热阻比为2∶1∶7，可见管外翅片的换热仍

然是制约换热器效能的主要因素。因此,提高空气侧换热系数成为管翅式换热器强

化换热的重要问题。翅片结构形式包括间距、厚度、外型等对翅片管式换热器传热

性能和阻力性能有很大影响，可以通过改变翅片的结构形式来增加翅片的换热面

积、加强空气侧的气流扰动，进而增大空气侧换热系数。就如何优化冷风器的结构

使其达到最佳传热状态，国内外从实验到数值模拟做了大量的研究工作。目前应用

的翅片片型主要有平板型、皱纹型（波纹板等）及开缝型（如条缝型、百叶窗型

等），除平板型以外的片型因为对传热有明显的强化作用又称为强化翅片。由于平

翅片管换热器在制造上的简单方便、使用上的耐久性及其较好的适用性，它仍是最

为常用的一种翅片管换热器，国内外对它的研究也最多。条缝形翅片和百叶窗翅片

依靠破坏空气边界层的原理减小空气侧热阻从而增强换热，目前它们已经被广泛使

用到空调系统中。波纹形翅片可以加长空气流道，并且能

够对气流造成充分的混合，所以也能增强空气侧换热，目前对它的研究是

以上三种强化管换热器中最多的。

1.2.2风冷冷凝器的国内外研究现状

空调器中的冷凝器和蒸发器统称为换热器。换热器的性能直接影响空调的

制冷性能，而且金属材料消耗大，体积大，它的重量占整个空调重量的50%-70%,

它所占的空间直接影响空调器的体积大小，因此研制生产高效换热器是极为重要

的。提高冷凝器的换热效率，在一定换热量和能量消耗的前提下使设备紧凑，减少

占地