回熱器系統的設計要素主要有回熱器分配方式、同軸管長度、直徑、肋片數量、彎管半徑、系統壓降、換熱情況以及系統潤滑油循環的影響等。其中,同軸管的長度與直徑對回熱器系統的最終匹配有直接影響。
同軸管長度主要受汽車車身與發動機艙布局的影響。當回熱器壓降較小時,增加同軸管長度不但可以增大回熱器的有效換熱面積,還可以增大系統換熱量。合理的同軸管長度選擇范圍取決于同軸管類型同軸管的當量直徑,其影響結果可以用液態制冷劑的壓降和過冷度增加量、氣態制冷劑的壓降和過熱度增加量、通過回熱器的制冷劑流量來表征。
同軸管直徑與回熱器換熱面積與肋片高度有關。對于液外氣內這種結構形式的回熱器,氣管的外徑一般是16mm。增大同軸管直徑,可以增加換熱面積。過大的同軸管直徑會因肋片高度增大而使制冷劑流速減小,導致回熱器系統壓降過大,不利于提高回熱器系統的性能,同時也會導致采購與加工成本增加。肋片可以增加回熱器的有效換熱面積,同時減少外管側制冷劑的流通面積,加快其流速,從而提高換熱量。適當增加同軸管肋片數,對于回熱器尤其是液外氣內結構的回熱器,可以明顯改善其性能。
由于汽車車身結構復雜與發動機艙的布局限制,必須對回熱器進行彎管處理才能適應安裝的需要。目前,空調管路廠家普遍采用無芯彎管技術來進行彎管,這樣可以保證同軸管截面不失圓,避免了同軸管截面嚴重變形造成的系統壓降。為了保證回熱器系統的換熱能力,同時又減小回熱器壓降,建議同軸管的彎管半徑不小于50mm。另外還應該避免回熱器系統中相鄰彎管段之間的距離過小。
空調系統高壓側的壓降會對制冷能力與COP的提升有負作用。如果壓降過大,來自冷凝器的液態制冷劑可能會產生局部節流形成部分兩相流,從而影響熱力膨脹閥的有效工作,導致蒸發器的制冷能力下降。蒸發器出口后低壓側的制冷劑流動阻力增加,會增加壓縮機吸氣口的比容而導致壓縮機有效排氣量的減少。潤滑油濃度在空調系統制冷循環運行時不斷變化,回熱器系統的性能也隨之變化。當潤滑油濃度質量分數達到2%3%時,回熱器系統的換熱能力達到飽和。潤滑油濃度的進一步持續增加,會導致回熱器系統的絕對效率比下降。
將回熱器系統引入到汽車空調系統中,增加了系統換熱,提高了系統性能,但有可能會導致更大的系統壓降與更高的壓縮機排氣溫度以及更多的配件采購成本。從整車空調系統的最終匹配來看,回熱器系統的設計還必須綜合考慮制冷劑種類、系統制冷劑的充注量、系統低壓側壓降、膨脹閥的調節與壓縮機排氣溫度。
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