，冷凝器末端的冷凝液，進(jìn)入節(jié)流裝置后，其壓力降低到節(jié)流線與制冷劑飽和液線的交點(diǎn)之后，陸續(xù)有少量液態(tài)制冷劑在節(jié)流裝置中汽化，而大部分沒有汽化的冷凝液通過降溫放出自己的顯熱為少部分液態(tài)制冷劑的汽化提供所需要的汽化熱；到了節(jié)流裝置的出口，通常有20%左右的制冷液汽化，制冷劑的“干度”達(dá)到0.2，形成20%氣體和80%液體混合而成的氣液兩相流，進(jìn)入蒸發(fā)器。在冷凝壓力高、冷凝器末端冷凝液“過冷”操作不足的情況下，甚至有高達(dá)30%的制冷液在節(jié)流裝置中汽化，剛剛流出節(jié)流裝置制冷劑的“干度”就已經(jīng)達(dá)到0.3，導(dǎo)致進(jìn)入蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑比例只有70%，液態(tài)制冷劑供應(yīng)量不足，造成蒸發(fā)器制冷量下降。
[0034]所以，提高冷凝器末端冷凝液的“過冷”度，就降低了冷凝液在節(jié)流裝置中的汽化比例，從而提高了冷凝液在蒸發(fā)器里的蒸發(fā)吸熱能力的完整性和有效性。
[0035]在冷凝器末端，從管路內(nèi)向管路外看，冷凝液放熱“過冷”，在熱流自管路內(nèi)“冷凝液一管路內(nèi)表面”、“管路內(nèi)表面一管路外表面”、“管路外表面一翅片一空氣”的三段式熱傳遞中，“冷凝液一管路內(nèi)表面”已經(jīng)沒有制冷劑氣體冷凝的相變發(fā)生，三段式熱傳遞的總熱阻主要集中在“管路內(nèi)冷凝液一管路內(nèi)表面”這一階段。
[0036]由總傳熱系數(shù)K的計(jì)算公式1/K = 1/α Ab/λ+Ι/α 2可知，a ^b/λ、a 2中相對較小者，反而對總傳熱系數(shù)K有著較大的影響。在冷凝器末端“管路內(nèi)冷凝液一管路內(nèi)表面”這一階段的a i較小，成為了提高冷凝器末端總傳熱系數(shù)K的關(guān)鍵所在。
[0037]在上述冷凝器末端的熱流自管路內(nèi)“冷凝液一管路內(nèi)表面”、“管路內(nèi)表面一管路夕卜表面”、“管路外表面一翅片一空氣”的三段式熱傳遞中，管路內(nèi)“冷凝液一管路內(nèi)表面”的熱阻較大的主要原因是:冷凝液的流速偏低。因?yàn)槔淠髦欣淠旱拿芏仁窍嗤瑝毫ο轮评鋭怏w密度的10倍左右，所有單管串聯(lián)的冷凝器末端冷凝液的流速只有冷凝器進(jìn)口制冷劑氣體流速的1/10左右。
[0038]而且，制冷劑的流速，對于制冷劑的雷諾數(shù)Re和對流傳熱系數(shù)α，有著重要影響；在一般家用空調(diào)器和除濕機(jī)的冷凝器管路末端，冷凝液的雷諾數(shù):
[0039]Re = d*u*p/y，Re在20000左右，(式中，d管路內(nèi)經(jīng)，u制冷劑流速，P 制冷劑密度，μ 制冷劑粘度)。
[0040]再由努賽爾特準(zhǔn)數(shù)可以推導(dǎo)對流傳熱系數(shù):Nu = a *d/ λ = 0.023Rea8*Prn；
[0041](式中，a—對流傳熱系數(shù)，λ -制冷劑導(dǎo)熱系數(shù)，Re-雷諾數(shù)，Pr-普蘭特?cái)?shù)；指數(shù)n，放熱取0.3，吸熱取0.4);可得冷凝器末端冷凝液與管路內(nèi)壁的對流傳熱系數(shù)α =AWisVda2;(式中，A為常數(shù)，U—制冷劑流速，d-管路內(nèi)徑)；
[0042]以制冷劑為R134a的制冷量3200W空調(diào)器為例，當(dāng)冷凝器末端R134a制冷劑過冷到30°C、蒸發(fā)溫度10°C時(shí)，蒸發(fā)焓差為400-240 = 160kJ/kg = 160J/g ;蒸發(fā)器3200W吸熱能力相當(dāng)于20g/s (約72kg/h)的制冷劑流量；在16.8bar(60°C )時(shí)，R134a飽和蒸汽的密度為0.01144m3/kg，72kg/h的R134a制冷劑質(zhì)量流量等于冷凝器中高溫制冷劑氣體放出顯熱真正進(jìn)入“冷凝”段入口處的0.82m3/h的體積流量，對于直徑7mm管路，流速約為4.6m/s ;在冷凝器進(jìn)口，制冷劑氣體過熱，速度稍大一些，流速在5m/s左右；而在冷凝器末端，冷凝液的密度1052.9kg/m3，制冷劑流速降低到0.38m/s，這是很低的流速，冷凝器末端管路內(nèi)側(cè)的冷凝液與管路管壁的對流換熱系數(shù)很低，按照a = A*u°-8/d0.2, α值在12級，大約在600W/(m2*°C )左右，只有蒸發(fā)、冷凝相變換熱系數(shù)的1/5——1/10。
[0043]由上述可知，通過提高冷凝液的流速U是提高冷凝器末端冷凝液與管路內(nèi)壁的對流傳熱系數(shù)α的最有效途徑。
[0044]實(shí)施例一
[0045]本實(shí)用新型提供了一種提高冷凝器冷凝液對流換熱系數(shù)的構(gòu)件，通過在冷凝器末端管路(例如銅管)內(nèi)植入一構(gòu)件，著眼于提高冷凝器中在制冷劑氣體“冷凝相變放熱過程”之后即進(jìn)入冷凝液“過冷階段”也即進(jìn)入冷凝器“末端”的冷凝液流速，提高冷凝液流動(dòng)的雷諾數(shù)，降低邊界層的厚度，從而降低冷凝器末端在熱流自內(nèi)而外的三段式熱傳遞中的第一段即“管路內(nèi)冷凝液一管路內(nèi)表面”這一制約著整個(gè)三段式總傳熱系數(shù)的冷凝液對流傳熱系數(shù)偏低的關(guān)鍵階段的熱阻(凝器末端的三段式傳熱，即從垂直于冷凝器末端制冷劑管路的截面看，自“管路內(nèi)冷凝液一管路內(nèi)表面”、“管路內(nèi)表面一管路外表面”、“管路外表面一翅片一空氣”的遞進(jìn)式傳熱)。
[0046]具體的，參照圖2-3，構(gòu)件2包括有一主桿21，主桿21外邊面一圈上設(shè)置有若干條外槽22，構(gòu)件2植入到冷凝器末端管路I內(nèi)，該構(gòu)件2與冷凝器末端管路I的內(nèi)表面緊密貼合，且使得若干外槽22與冷凝器末端管路I的內(nèi)表面之間形成若干供制冷劑流通的通道3。
[0047]其中，構(gòu)件2可為螺旋桿，外槽22螺旋式設(shè)置在主桿21的外表面上；構(gòu)件2也可為直槽桿，外槽22平行于主桿21軸向設(shè)置在主桿21外表面上；本實(shí)用新型對于外槽22的結(jié)構(gòu)、在主桿21上布置形式均不作限制，可根據(jù)具體情況來設(shè)計(jì)。
[0048]構(gòu)件2外側(cè)與冷凝器末端管路I內(nèi)表面之間形成的通道3的截面可呈微小扇形或微小梯形或微小三角形等，通道3的具體截面形式由外槽22的結(jié)構(gòu)決定，此處不作限制。
[0049]構(gòu)件2可以是金屬桿，例如鋁合金桿；構(gòu)件2也可以是非金屬桿，例如塑料桿，例如空調(diào)器和除濕機(jī)等蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，其冷凝溫度一般在60°C左右，本實(shí)用新型采用塑料桿，在60°C附近塑料桿的強(qiáng)度和壽命是可以滿足要求的；構(gòu)件2具體采用何種材料，此處不作限制。
[0050]本實(shí)用新型提供的構(gòu)件2，既為與該構(gòu)件2直接接觸的冷凝液向冷凝器末端管路I內(nèi)表面輸送熱量提供了新的熱橋通道，又大幅度減少了原先冷凝器末端管路I中的冷凝液的流通截面積，大幅提高了冷凝液的流速，從而大幅度提高了冷凝器末端管路I內(nèi)側(cè)冷凝液的雷諾數(shù)和冷凝液對管路內(nèi)壁的對流傳熱系數(shù)。另外，本實(shí)用新型通過將專用的構(gòu)件2植入冷凝器末端管路I內(nèi)，還大幅減少了制冷裝置的制冷劑充注量。
[0051]另外，將專用的構(gòu)件植入冷凝器末端管路內(nèi)，在大幅提高冷凝液的流速和對流換熱系數(shù)的同時(shí)，也增加了冷凝器末端冷凝液在管路內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力；但是這部分增加的沿程阻力，并不需要額外增加制冷壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗，而是可以通過減小節(jié)流裝置的節(jié)流深度例如毛細(xì)管的長度，來重新分配冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓降，即將原來節(jié)流裝置的一部分壓降轉(zhuǎn)移到冷凝器末端，以克服這部分冷凝器末端管路內(nèi)增加的沿程阻力。在蒸汽壓縮式制冷裝置中，由壓縮機(jī)提供的壓差，就是冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差，也即節(jié)流裝置進(jìn)出口的壓差，高達(dá)I?3M