摘要：目前家用落地式空调内机主要采用圆柱形外观，产品不断向小型化、高能效发展。针对圆柱形柜机的内机换热器进行设计，采用L型结构，借助CFD仿真确定换热器夹角，采用Midea Heat Exchanger仿真软件选择合适的制冷剂流路，最终制作换热器样件与原型机进行整机
论文价值的评定意见：
作者对于柜机换热器的折弯角度进行了研究。研究对于柜机换热器的优化设计具有参考意义。论文同时也用实验结果进行了验证，证明了设计方案的可靠性。
黄汝普1,2 肖久旻2 邵艳坡2 邹大枢1,2 黄东1
1. 西安交通大学制冷与低温工程系；
2. 广东美的制冷设备有限公司
摘要
Abstract
目前家用落地式空调内机主要采用圆柱形外观，产品不断向小型化、高能效发展。针对圆柱形柜机的内机换热器进行设计，采用L型结构，借助CFD仿真确定换热器夹角，采用Midea Heat Exchanger仿真软件选择合适的制冷剂流路，最终制作换热器样件与原型机进行整机性能对比。结果表明，L型换热器夹角为80°时既有较高风量，又有足够的换热面积确保较高的换热量；在不同的制冷剂流路布置中，6支路对应的换热量最大，制冷剂分布均匀性和空气侧温度均匀性最佳；相比原型机，L型换热器额定制冷工况下的风量提升13.4%，额定制热工况下的风量提升10.8%，整机APF提升0.146。
关键词
Keywords
落地式空调；翅片管换热器；换热器夹角；流路布置
DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2024.05.011
引言
随着智能技术的发展，空调系统通过智能控制和传感技术打破了只能控温的瓶颈，实现了送风控制、空气净化、湿度控制、机身清洁、人体感应调控等全方位的突破。在外观方面，流线型、纤薄、更具人性化的设计已成为主流。针对家用落地式空调（柜机），大多数厂家已淘汰笨重的方形造型，改用圆柱形（图1）或各类曲线造型，这样的设计相比方形柜机更加节省空间，且出风口更长，能够显著增大送风量。
图1 圆柱形落地式空调内机
贾水田等介绍了落地式空调内机的组成，包括钣金件、蒸发器部件、风道结构件、注塑件、排水密封保温模块、电控模块，提出了产品结构的标准化设计方法。邢海斌介绍了高能效定频柜机的设计思路。马玉奇等对采用R32的定频和变频圆柱形柜机进行了开发，3匹变频热泵的额定制冷和制热量分别为7092 W和9088 W，对应COP为3.08和2.88；2匹变频热泵的额定制冷和制热量分别为5392 W和7105 W，对应COP为3.39和2.96。黎长源和张永亮对变频柜机的分配器和流路进行了设计，2匹样机的APF可达3.35。
传统方形柜机通常采用离心风机，圆柱形柜机多采用贯流风机。谭聪对柜机室内气流进行了仿真，同时实验测量了房间不同位置的温度和风速。杨娟等仿真分析了叶片数量、叶轮直径、风扇与蜗壳相对距离、导风圈最小进风直径对柜机风道性能的影响。许文明等对柜机风道进行了仿真，改进了离心风机扩压口的型线，并优化风道流场使循环风量提升。李玉狮和滕建文研究了方形柜机制热时的出风温度均匀性，通过调整电加热管的形状使出风温差在6 ℃以内。张燕燕和王增胜对使用离心风机的柜机空调进行了仿真，优化了蜗壳型线和离心风叶。陈学彬等实验测试了圆柱形柜机的吹风感指数，对出风口进行优化提升了送风均匀性和送风范围，降低了最大出风风速和吹风感指数。吴欢龙等通过仿真和实验分析了一种上下冷凝出风的柜机空调，发现上下同时出热风时垂直温差变化更小，整个孔径的制热温度均匀性更好。赵现枫等利用有限元法分析了柜机贯流风机的结构强度和疲劳性能，发现扇叶长度在50 mm～70 mm之间的强度较高。
柜机中采用微通道换热器替代翅片管有明显优势。杨岳等将微通道换热器应用于方形柜机，研究了内置导风板尺寸和摆动角度对噪声的影响，发现当换热器与吹风式风机的风向非平行布置时易出现局部翅片音，使用30°摆动的300 mm×70 mm导风板的噪声最小。涂振军、李雄威在柜机上使用微通道换热器后能效有所提升，充灌量明显降低。王颖等将3匹柜机的内外机都替换为微通道换热器，充灌量降低54%，制冷量提升0.8%，COP提升5.2%。
部分文献对落地式空调产品使用中可能遇到的其他问题给出了解决方案。柳烨和周永志针对变频方形柜机的凝露问题，合理匹配了压缩机频率和内外机转速，同时采用电热器件辅助加热以防止凝露。董龙等对柜机的贯流风机异常出风问题进行了实验分析，发现增加电机启动占空比、减小PI参数、风门全开后风轮启动可以有效避免出风异常。黄龙春分析了落地式空调内机噪声的形成机理。殷辉等将单转子压缩机应用于2匹柜机，提出了一种振动抑制控制方法和四通阀管路组合方案。曹必腾对比了落地式和壁挂式空调在制热模式下对室内热湿环境的影响。莫汉坚和郭玮在落地式空调中尝试加入相变储能模块以提升能效。郑亚飞分析了R32的扩散特性，提出当落地式空调发生泄漏时应采用上送下排的通风方式。
现有关于柜机空调的研究大多是关于风机风道的优化，而针对换热器结构设计相对较少。本文主要针对圆柱形柜机的内机换热器进行设计，采用L型结构并借助CFD仿真选择合适的换热器夹角，采用Midea Heat Exchanger仿真软件选择制冷剂流路，最终制作换热器样件与原型机进行实验性能对比，研究内容可为圆柱形柜机的设计提供参考。
相关结论
本文针对圆柱形柜机的内机换热器进行了设计，换热器采用L型结构，借助CFD仿真确定换热器夹角，采用Midea Heat Exchanger仿真软件选择合适的制冷剂流路，最终制作换热器样件进行整机性能测试。该研究侧重于提供一种换热器的工程设计方法，可供柜机研发人员参考。
作者简介：黄汝普，硕士学位。
研究方向：制冷空调技术。
地址：广东省佛山市顺德区北滘镇林港路。
E-mail：huangrp@midea.com.cn。
通讯作者：黄东，E-mail：d_huang@mail.xjtu.edu.cn。
文章引用 (GB/T 7714—2015格式引文):
[1] 黄汝普, 肖久旻, 邵艳坡, 等. 家用落地式空调L型换热器设计[J]. 家电科技, 2024(05): 74-78.
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