分流板開孔面積對微通道換熱器流量分配的影響
以水為工質(zhì)，試驗研究了3個結(jié)構(gòu)相同但開孔面積不同的分流板的流量分配性能。結(jié)果表明:當雷諾數(shù)小于2500時，開孔面積對分流板的流量分配均勻性有明顯影響，流量分配均勻性最好的是分流板B(開孔面積為150.7mm2)，最差的是分流板C(339mm2)。隨著雷諾數(shù)的增加，分流板A(45.6mm2)和C的均勻性會提高，而B的均勻性幾乎不變化。當雷諾數(shù)大于2500時，開孔面積和雷諾數(shù)的變化對分流效果的影響很小，3個分流板的流量分配均勻性很接近。分流板B的流量分配穩(wěn)定性最好，安裝分流板后試驗件的流量分配均勻度比無分流板時提高1倍以上。
1、前言
微通道換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、且換熱能力強，因此較適合雷達電子設(shè)備高散熱量的需求，在該領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。流量分配不均是設(shè)計微通道換熱器的難點之一，導(dǎo)致微通道換熱器內(nèi)的流體流量分配不均勻的因素很多，國內(nèi)外學(xué)者對此進行了較為深入的研究，包括對集流管和支管的結(jié)構(gòu)尺寸、支管的插入深度、兩相流的入流方向、含氣率及流速等因素的研究，得到了一些重要的結(jié)論，對微通道換熱器的優(yōu)化設(shè)計工作具有參考價值。但真空技術(shù)網(wǎng)(genius-power.com)認為上述研究工作與工程實際相比，研究模型相對簡單和過于理想化，研究問題較單一，不能全面地反應(yīng)實質(zhì)規(guī)律。
近年來，將微通道換熱器作為蒸發(fā)器應(yīng)用于汽車空調(diào)系統(tǒng)中的研究工作已經(jīng)取得了一些進展。現(xiàn)有的報道中，常見的微通道蒸發(fā)器是24通道2流程的結(jié)構(gòu)形式。在微通道平行流蒸發(fā)器中，制冷劑從集流管流入扁管時，要同時對應(yīng)多根扁管入口，會產(chǎn)生流量分配不均的現(xiàn)象，導(dǎo)致溫度場分布不均勻，蒸發(fā)器的整體換熱性能下降。只有讓制冷劑的流量分配盡可能均勻，才能充分發(fā)揮微通道蒸發(fā)器的優(yōu)勢。Shi提出了在微通道蒸發(fā)器內(nèi)安裝分流板的方法來改善微通道蒸發(fā)器內(nèi)的流量分配均勻性，認為結(jié)構(gòu)合理的分流板能提高蒸發(fā)器的制冷能力。文獻在文獻的研究基礎(chǔ)上，針對24通道的平行流蒸發(fā)器設(shè)計了一種改進型的12孔的分流板結(jié)構(gòu)，并試驗證明了此分流板結(jié)構(gòu)能使蒸發(fā)器的制冷能力提高。文獻中入口處的分流板一共采用了3個不同的開孔面積值:350、301和100mm2。文獻中入口分流板的開孔面積為45.6mm2�？梢姵Ｒ姷姆至靼彘_孔面積一般在45～350mm2之間選擇，開孔面積太小，會增加流動阻力，開孔面積過大，分流板的分流作用就不太明顯。分流板對微通道平行流蒸發(fā)器具有重要意義，但針對分流板流量分配性能的研究還很欠缺。文獻對不同結(jié)構(gòu)的分流板進行了流量分配試驗，結(jié)構(gòu)表明:12孔分流板的流量分配均勻性最好，確定了分流板的機構(gòu)。分流板的結(jié)構(gòu)確定之后，開孔面積對分流板的流量分配性能也會產(chǎn)生影響。本文在文獻的研究基礎(chǔ)上，以水為工質(zhì)，改變開孔面積，對12孔分流板的流量分配特性進行對比試驗，研究分流板的流量分配規(guī)律及開孔面積對流量分配均勻性的影響，為解決流量分配不均的問題提供參考。
2、試驗內(nèi)容及裝置
2.1、平行流蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)
微通道平行流蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，蒸發(fā)器的主要部件有集流管、扁管、百葉窗翅片、分流板1和分流板2。平行流蒸發(fā)器有2個流程，每個流程有24排扁管。流程如圖1(b)所示，制冷劑首先從入口處流入右上側(cè)集流管內(nèi)，經(jīng)過分流板1分流后，流入對應(yīng)的24排扁管，而后在圖中左上側(cè)的集流管內(nèi)匯合，完成第一個流程;左側(cè)兩集流管的頂端用蓋帽連接，使得制冷劑從上側(cè)集流管的頂部首先流進分流板2所在的左下側(cè)，然后經(jīng)分流板2分流后流入相應(yīng)的24排扁管，再進入右下側(cè)集流管匯合，最后從蒸發(fā)器出口處流出，完成第2個流程。
圖1 平行流蒸發(fā)器原理
4、結(jié)論
(1)無分流板時，流量分配的穩(wěn)定性較差，均勻性會隨著試驗件入口雷諾數(shù)的增加而變好，當Re<2500時，均勻性比分流板C要好;當Re>2500時，無分流板時流量分配的均勻性最差;
(2)3個分流板中，分流板B(孔徑為4mm)流量分配的穩(wěn)定性最好，幾乎不受雷諾數(shù)變化的影響。在雷諾數(shù)較低時，分流板A和C(開孔面積分別為2.2mm和6mm)的流量分配性能容易受到雷諾數(shù)變化的影響，而分流板C的孔徑較大，受雷諾數(shù)影響的范圍更廣;當入口雷諾數(shù)增加到一定值時，分流板A和C的流量分配性能也不再受雷諾數(shù)的影響，3個分流板的不均勻度S相差很小，流量分配的均勻度幾乎相同;
(3)無分流板時的不均勻度S始終在0.22以上，而安裝12孔分流板后，不均勻度S下降到0.1，流量分配的均勻性提高了一倍以上，可見12孔分流板能明顯改善蒸發(fā)器的流量分配均勻性，分流板的開孔面積選150.7mm2為宜。
