一、印制板电路通风机

在液-液换热用换热器中，要想比板式换热器更高的换热器的紧凑性，需要进一步缩小流动尺度，而目前紧凑性最好的是印刷版炉换热器（PCHE）。图13显示了典型的PCHE结构和换热芯、流道轴向、流道轴向显示流道截面。PCHE的单位体积比表面积高达2500m2/m3，满足高效紧凑的要求。

PCHE是利用化学腐蚀在换热板上蚀刻微流道的，由经过化学腐蚀的多层薄板扩散连接形成的换热器芯体和封盖组成。具体制造过程如下：

1）用化学腐蚀的方法腐蚀板片，对流道进行换热，将流道腐蚀后的所有换热板根据流道介质的性质，交替排列冷热流体流道进行叠加。

2）相邻板之间的接触面通过扩散焊接成为换热器芯体。

3）组装热交换器，通过焊接固定封头和热交换器芯体。

扩散连接是PCHE制造中的一个重要步骤，焊接温度和压力设置是通过真空扩散焊接炉来完成的，真空扩散焊接炉根据焊接组件的材料和尺寸来确定。采用这种连接方式，可以连接性能相同的材料，界面不产生液态，界面的结合强度与母材相似，因此原材料的可以保持强度。现阶段的焊接工艺主要集中在不锈钢、钛合金和铝合金等材料上。

为了提高PCHE的性能，必须优化孔径、孔间距、孔数、曲角、螺距、延拓长度、芯长、芯宽、芯高等参数（见图13）。孔径通常控制在1.5至1.8毫米之间。为了使PCHE尽可能小，在板厚固定的情况下，孔径要尽可能大。孔间距一般为0.3~0.7mm。孔间距越小，PCHE越致密，相邻通道之间的温度场越均匀，导热性能越好；但是，如果孔之间的距离太小，在延伸焊缝时板的变形会加剧。

二、制冷剂的换热性能

换热器换热性能的提高离不开冷媒侧换热能力的加强，选择换热能力强的冷媒是一个很自然的考虑，只是在选择冷媒时需要考虑的因素很多，会影响对冷媒本身换热性能的考虑，例如，近年来的制冷剂选择大多将环保性能作为首要考虑因素，臭氧层破坏潜力（ODP）为零。温室效应潜力（GWP）要求尽可能小。空调用制冷剂上个世纪我国大量生产使用的制冷剂是R22，ODP不是0。从本世纪初开始，空调常用ODP为0的R410A代替R22。但R410A的GWP，R32的GWP值仅为R410A的三分之一左右，因此可以用R32代替。可以的GWP高。另外，R32容积制冷量较高，系统充电量约为R22的60%，因此与R22相比，R32温室气体直接减排率接近80%；考虑到R32产品能效的提高，采用R32作为替代技术将带来更高的温室气体减排效果。

控制制冷剂流动状态是改善制冷剂换热性能的重要方法，其中控制制冷剂流速可以发挥显著作用，一般制冷剂流速越高，换热系数越大，可以减小电热温差，减少不可逆损失，降低制冷系统的能效比。有利于提高。但流速越高，可能会导致流动压力太低的问题。这样又会增加不可逆的损失。因此，制冷剂合理流速的确定要同时考虑提高传热的正面效果和增大压降的负面效果，以获得综合性能的最佳。制冷剂总流量一定时，改变制冷剂流速的主要方法是换热器的流量。改变。增加相互平行的流动数可以减少制冷剂的流速，降低压力。换热器的用途不同（用作蒸发器和冷凝器），对换热系数和压降的关注重点也不同。对于蒸发器，更要避免压降过大。这是因为蒸发器内压力低，气体密度小，在相同质量流量下体积流量大，加速压降和摩擦压降具有重复效应。这样不仅蒸发器的总压降较大，而且对应低压下相同压降的温度降较大。即对应的不可逆损失较大，冷凝器内压力高，气体密度大，相同质量流量下的体积流量小，加速压降和摩擦压降相互抵消，因此冷凝器的总压降较小；高压下对应相同压降的温度降较小。即对应的不可逆损失较小。

控制制冷剂润滑油含量也是提高制冷剂换热性能的方法之一。制冷剂在蒸汽压缩式制冷系统中循环时，不可避免地要与压缩机内的润滑油接触混合。润滑油的存在对制冷剂的物性及管内类型的转换起到不同的作用，从而影响制冷剂的换热性能。图14显示了R32-润滑油混合物在管径为7mm的光管内流动的沸腾换热系数随干度和油浓度的变化。当蒸发温度为5℃时，可以看出R32-润滑油混合物管内局部换热系数在干度（x<0.4）下随油浓度的升高而升高。中、中、在高干度（x>0.5）下，局部换热系数随油浓度的增加先增加后减少，在3%油浓度下获得最大值；随着干度的增加，局部换热系数的最大值逐渐趋于低油浓度，在高干度（0.6<x<0.7）下，在3%油浓度下获得局部换热系数的最大值。

润滑油对换热系数的影响主要体现在两个方面。一方面，润滑油的存在是液相的表面张力，增加液面的延展性及润滑油与管壁的接触面积的同时，增加发泡点，强化换热；另一方面，润滑油增加液体的粘性，削弱换热，这两方面的综合作用决定了油的存在对混合物换热的增强或减弱作用。等换热在制冷剂-润滑油混合物管内流动沸腾换热中占主导地位。此时润滑油的存在增加了制冷剂的发泡点，强化了核态沸腾换热，起到了强化换热的作用。在中高干度下，对流换热在制冷剂-润滑油混合物管内流动沸腾换热中占主导地位。此时润滑油的存在会增加液膜的粘度，使强制对流换热恶化，从而削弱换热。

三、加热器的长期工作性能

制冷空调产品出厂时显示的性能是产品状态全新时的性能，用户真正需要关注的是产品在整个实际使用过程中的性能：换热器性能衰减、压缩机磨损、鼓风机功率下降、由于冷媒泄漏等原因，制冷空调产品在使用过程中会出现制冷量或制热量明显下降、能耗明显上升的问题。在上述影响长期运行性能的因素中，敌阵、腐蚀、微生物污染等因素会降低换热器的性能，也是导致制冷空调产品性能下降的主要原因，其中换热器的敌阵也是最主要的因素。

换热器表面的装载是空气中固体悬浮颗粒物在换热器表面的堆积，其来源包括粉尘、煤炭、汽车排放、有机物燃烧、工业排放和其他二次颗粒物等；也可能有衣服、纸屑、宠物毛等纤维。纤维本身具有对粒子的捕集效果，如果纤维附着在换热器表面，换热器表面的粉尘沉积量就会明显提高。

换热器结构形式对叶片表面积灰状况有明显影响，开缝叶片和百叶窗叶片管式换热器比波纹叶片和平直叶片管式换热器更容易积灰。因为机翼表面的开缝结构扩大了尘粒与机翼表面的接触面积。在翅片管式换热器中，机翼间距越小，灰尘越容易堆积。管道倍数越多，灰尘越容易堆积。对机翼表面堆积的灰尘质量及尘粒直径的调查研究结果显示，粉尘沉积率与粉尘浓度成正比。大直径的粉尘颗粒比小直径的粉尘颗粒更不容易沉积；换热器的迎风面是粉尘的主要堆积处。

换热器表面积对其性能的影响主要集中在降低空气侧换热量和提高空气侧压力两个方面，研究表明，空调室外机使用一定年限后，表面会沉积大量粉尘污垢，严重降低换热性能，根据实际调研案例，室外6年期间正常运行的表面式冷却器，由于灰尘和污垢，换热量下降14%，空气侧压力下降增幅达145%；使用7年的空调换热器积灰，换热量减少10%至15%，空气侧压降增加幅度为44%。

换热器叶片表面在干燥和石湿情况下的积灰情况不同，对于高湿度空气流动的情况，湿空气中的水蒸气使颗粒物表面润泽，湿颗粒物聚集，形成湿颗粒群，湿颗粒物比表面干燥的大气颗粒物更容易附着在表面和换热管束表面，形成厚厚的可吸入颗粒物污物层。

对于石湿作业情况，一方面换热器叶片表面的灰尘受结构因素和作业状况因素的影响；另一方面，含尘液滴的生长和运动过程会导致换热器的性能衰减，当空调以制冷模式运行时，蒸发器向室内提供冷量，叶片表面会发生石湿现象。如图15（a）所示。此时，机翼表面的温度一般低于空气露点，当室内空气经过冷机翼表面时，空气中的水蒸气在机翼表面形成水滴。在水滴在机翼表面形成的过程中，空气中的尘埃颗粒不断地吸附在水滴上，形成含尘液体；如果壁面水滴继续生长，可吸入颗粒物在壁面上的堆积量将明显提高，达到最大干燥状态时的6.7倍。如图15（b）所示。当这么多污垢覆盖叶片表面时，换热器空气侧的流通面积减小，空气侧的热阻增大，导致换热器的长效性能严重下降。

换热器运行一段时间后，其长效性能除积灰外，还具有盐雾腐蚀、微生物污染、受间歇运行等三个方面的影响，盐雾腐蚀的影响主要采用试验方式，对腐蚀程度不同的翅片管式换热器展开研究，集中在换热器对空气侧压降的影响上；微生物污染主要是由于换热器在潮湿操作情况下的运行，导致翅片表在潮湿阴暗的环境中，微生物容易滋生，产生污物热阻。

开发换热器除尘技术，及时清除换热器叶片表面的积灰，有助于改善换热器的长期性能。换热器叶片表面疏松的灰尘可以通过在其表面形成局部高风速的方法吹出，代表性技术气流定向除尘技术，该技术通过设置外部窗帘并通过相应的控制方式，在换热器的不同流道位置加强风量，去除这里的灰尘。

对于换热器表面的浓密粉尘，上述气流定向除尘技术难以发挥作用，可通过粉尘内部结冰膨胀剥落的方法进行除尘。也就是说，积灰层吸湿后，可以冻胀剥离，然后通过化冰脱落。如图16所示，首先将换热器表面温度降低到冰点以下，使水汽穿透灰尘，凝结在金属冷表面上，然后将形成的冷凝水进一步冻结和膨胀，将灰尘从金属表面剥离；最后，提高换热器叶片表面的温度，融化冰层，降低脱落的灰尘，实现自身清洁。

在设计换热器结构时，可考虑提高纺纱灰效率适当增加换热器迎风面的叶片间距，可以减缓换热器迎风面出现的灰色堵塞，减少波纹叶片的波纹高度和波纹角度，减少缝隙叶片的缝隙数。可以减少灰尘附着在机翼表面的目的。在换热器的设计中，大部分都不考虑长效性能，努力获得最大的换热能力，这包括更复杂的机翼几何形状、通过加密翅片间距等，翅片表面更容易积灰，对于翅片管式换热器的翅片结构设计，需要在防尘能力和换热能力之间找到平衡，同时满足换热器效率和长期效果的要求。

四、结论

换热器是制冷空调装置不可缺少的组成部分，其产生的热力学不可逆损失是制冷空调装置实际能效低于逆卡诺循环的主要原因，笔者介绍了翅片管式换热器、板式换热器、印制板路换热器、对微通道换热器等代表性的制冷空调用换热器形式进行了总结：

1）翅片管式换热器是应用最广泛的换热器形式，主要用作蒸发器和冷凝器，该类换热器发展的趋势是采用更小管径的换热管，提高换热器的致密性。大量应用的换热管外径目前已达到5mm以下，采用小管径换热器可以降低换热器的成本，降低制冷剂充量，但换热管管径缩小会带来加工难度的上升，需要采用新工艺。例如，在采用膨胀管时，应采用强制式膨胀管机。

2）微通道换热器比翅片管式热交换器更紧凑，但排水相对不畅，插片式微通道换热器在叶片上加入导流结构，取代了常规波纹型叶片，叶片与微通道换热器扁管之间卡合固定，有利于冷凝水的排除，同时比较敌人具有很高的致密性。

3）板式换热器的性能主要取决于换热板的波纹形态。因子波纹板片出现较早，点波纹的板式换热器是近年来出现的新型板片结构换热器。板式换热器除了用作换热器外，近年来也得到了较多的应用。

4）印制板道路热交换器由经过化学腐蚀的多层薄板扩散连接后形成的热交换器芯体和封头组成，具有紧凑、高效、安全可靠等优点，被认为是高压、有限空间高效换热的首选，但其价格较高。

5）要提高制冷剂的换热性能，必须综合考虑制冷剂的流速、类型、润滑油的混入等因素。

6）制冷空调装置长期运行后性能可能会下降，换热器表面积灰是重要原因，应研究掌握及时除尘技术。