风速的不均匀分布通过改变换热面前遮挡物不同的遮挡方式来实现,采用3种风速分布时,遮挡物距换热器表面的距离为5cm,换热器迎风面被遮挡面积相等,被遮挡面积约占换热器迎风面积的30.风速测点布置为:在换热器长度方向取x=10,110,220,330,650,970,1130,1280mm;高度方向取y=82,242,342,442,572,682,782mm,交叉后得到56个点,对这56个点的风速进行了测量,各点风速大小采用10次测量的平均值。
风速分布图实验采用3种遮挡方式测量了来流风速分布,如所示。结霜稳定阶段分析由可以看出:随着不均匀度的增大,系统的稳定工作时间长度逐渐缩短。影响结霜速度的主要因素之一是空气和制冷剂间的温差,由于采用3种风速分布实验时,空气来流温度相同,因此蒸发温度的高低可以反映出结霜速度的快慢。由可知:σ为0193时系统的蒸发温度低,约为-8℃;σ为0118时蒸发温度高,约为-6℃,相差约2℃。蒸发温度越低,则空气和制冷剂间的温差越大,结霜速度越快,换热器换热性能降低越快,如所示,σ为0193时制热量比0118时降低约1412.风速分布的不均匀度越高,则系统的蒸发温度越低,空气和制冷剂的温差越大,结霜越快,系统换热性能越差。
结霜振荡阶段分析对于中大型换热器,来流风速的不均匀分布是导致热力膨胀阀控制发生振荡的主要原因。迎面风速虽相对较高,却不一定能保证其中的制冷剂完全蒸发。可见,制冷剂和风速的不均匀分布相互作用,造成某些支路出口制冷剂带有液体,导致热力膨胀阀控制发生振荡,引起这些支路的出口温度波动变化。由c可知,各支路制冷剂出口温度比较平稳,各支路出口不带液,说明这种情况下出口制冷剂过热度相对较大,因此系统各参数几乎不存在振荡。
结论结霜稳定阶段,风速的不均匀分布是影响系统稳定工作的主要原因。随风速不均匀度的增加,空气和制冷剂间的温差变大,使得结霜速度加快,造成系统稳定工作时间缩短,换热性能降低。σ为0193时,过热度较高,制冷剂各支路出口不带液。结霜振荡阶段,霜层的阻塞作用成为影响系统性能的主要因素。风速分布不均匀度越大,系统的制热量、蒸发温度等参数衰减越剧烈。