系统系统除霜有哪几种方法?如何抑制除霜?

系统系统除霜有哪几种方法?如何抑制除霜?

1)、除霜时间较长,除霜不干净;

2)、当霜层厚且密度较大时,除霜时间过长,室内舒适性恶化,压缩机可能损坏。

因此建议应结合变频压缩机、电加热、余热回收型热泵、合理的阀门开度和控制策略等进一步深入研究。

4电加热法除霜

电加热普遍应用于冷风机除霜 和冷库除霜 。通常,将电热管或电热丝安置在室外换热器表面或镶嵌在换热器翅片内。电加热管安置在换热器前的除霜方式结构简单、设计成本低。

该方法消耗高品质的电能,除霜时部分热量会散至周围冷环境,增加了能耗,降低了融霜效率;同时,电热丝或热管寿命短,存在安全隐患。特别在制冷系统中,电加热除霜对低温冷库温度场的影响较大。

为解决这一问题,王栋等设计了电动隔断装置用以阻止除霜时热量传至周围冷环境。结果表明,增加隔断装置后,电加热除霜时冷风机内温度波动平缓,冷库温度变化波动较小,除霜耗能明显降低,冷负荷降低,除霜时间缩短,除霜效率提高。因此,该方法有待在空气源热泵电加热除霜中进一步应用研究。

5抑制除霜—空气参数

空气温度、湿度和流速是研究室外空气对结霜影响的主要参数。其中,温度和湿度的共同作用可导致霜层的形成。如下图 所示,湿空气A 首先冷却至露点温度B,随后继续冷却下降至过冷温度C,最后相变过程发生,形成固相霜D 。

可见,空气温度和湿度是导致空气源热泵冬季运行性能恶化的两个重要因素。

提高空气的温度与降低空气的湿度,可以抑制结霜的产生;另外,空气流速的增大可能会使换热器冷表面上初期形成的冷凝水分散并脱离,从而抑制结霜过程。

6抑制除霜—换热器结构

应尽可能采用大迎风面积、非等间距翅片或大间距翅片、表面不平整翅片和管排数小的换热器结构,以实现延长结霜周期的目的。

目前,已有室外侧迎风面积、翅片间距、翅片类型和管排数对换热器表面结霜和系统性能影响的研究。研究表明,翅片的非均匀布置和旋流器的使用已证明可以提高蒸发器的热力性能。

7抑制除霜—冷表面温度

与空气温度、流速和换热器结构相比,冷表面温度和空气湿度对结霜的影响更显著,实验研究了冷表面温度对结霜过程的影响。结果表明,随冷表面温度降低,霜层形成越快,且霜层形态也由开始的针状变为柱状。

冷表面温度对结霜速率、除霜频率、结霜高度、结霜量和结霜密度均有显著影响。研究还指出,冷表面温度越低,结霜速率升高,霜层生长高度增大,导致除霜越频繁;另外,冷面温度降低,单位时间结霜量减小,结霜厚度增大,霜层越疏松,这是因为结霜速率快,霜层未能及时回融、塌陷。

综上所述,实现较高的冷表面温度可以有效抑制结霜过程。

8抑制除霜—翅片表面改性

目前,通过改变冷表面特性来抑制结霜的研究较多。接触角是衡量表面特性变化的重要参数之一。如下 所示为不同表面上液滴。

可知,接触角θ <90°的面为亲水表面,90° < θ < 150°为疏水表面,θ >150°为超疏水表面。

如下表 所示,与裸表面和亲水表面相比,超疏水表面可有效降低结霜厚度和质量。同时,超疏水表面的压降和总传热性能较好。

9总结

本文在对冷表面结霜机理研究现状简述的基础上,总结了影响霜层生长的各种因素和除霜/ 抑霜技术,综述了3 种主要空气源热泵除霜方法的研究现状,分析了改变空气参数、换热器结构和冷表面温度的抑霜效果,概括了表面改性抑霜技术的研究进展。

主要结论如下:

1)结霜过程不仅是一个气液固或气固相变过程,也是一个复杂的传热传质过程;由于受各种因素的相互影响,霜层导热系数的精确检测较为困难,全面反映其变化的通用模型尚未看到;

2)针对逆循环除霜过程中存在的能量来源不足、效率低、除霜不均匀等缺点,国内外学者通过实验、模拟及技术改进研究已获得较大改善。且多回路室外盘管均匀除霜的实验研究还不够系统、模型不够完善。

3)热气旁通减轻了逆循环除霜时室内舒适性恶化的问题。但热气旁通除霜的热量全部来自压缩机,除霜时间较长,除霜不干净;当霜层较厚且密度较大时,室内环境会变差,压缩机可靠性会受到影响。因此,应结合变频压缩机、电加热、余热回收、阀门开度等手段进一步优化。

4)电加热除霜提高了室内舒适性和系统COP,其除霜效率还偏低,合理的电加热部件安装位置尚未提出;对不同环境下,电加热除霜的性能、空气与霜层和冷表面的传热传质机理等还有待深入研究。

5)冷表面温度和空气湿度对结霜过程的影响最显著。表面疏水或超疏水性处理可有效抑制结霜过程,但仍会出现疏水失效现象,同时,超疏水表面与空气换热特性方面的研究还较少。

制冷支持:Fentaicco

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