Evaporatori a microcanali (MCE) sono tecnologie di trasferimento del calore ampiamente utilizzate utilizzate nel condizionamento dell'aria delle automobili. Il loro volume ridotto, l'elevata efficienza e la facile manutenzione li rendono scelte popolari; tuttavia, sono soggetti a una cattiva distribuzione del refrigerante che ha gravi conseguenze sulle prestazioni termiche e deve essere affrontata in modo efficace migliorando la distribuzione del flusso all'interno dei suoi canali. Pertanto, questo articolo esplora sperimentalmente il modo in cui le strutture dei collettori influenzano la distribuzione del flusso all'interno degli evaporatori a microcanali.
Gli evaporatori a microcanali dipendono da un regime di flusso all'interno del collettore per controllare il modo in cui il fluido si muove all'interno. Il regime del flusso all'interno di questi microcanali è influenzato dalla temperatura del fluido, che a sua volta è determinata sia dalla geometria che dalle forze di tensione superficiale che agiscono sul refrigerante in ingresso. La cattiva distribuzione può essere prevenuta solo minimizzando i gradienti di pressione lungo il collettore.
Sono state proposte varie strategie per ridurre la caduta di pressione di un evaporatore ottimizzando la distribuzione di liquido e vapore all'interno dei microcanali. La maggior parte di queste strategie si basa sulla modifica delle caratteristiche del flusso o della geometria dei microcanali; sebbene efficaci, le loro applicazioni tendono ad essere limitate a causa della complessità e dei costi di capitale; inoltre, non forniscono soluzioni complete ai problemi legati alla distribuzione del vapore all'interno dei microcanali di un evaporatore.
Una delle soluzioni più promettenti è l'utilizzo di un evaporatore a microcanali con orientamento verticale del tubo e collettori sovradimensionati, in grado di fornire prestazioni termiche ottimali in varie condizioni operative. Un distributore interno del refrigerante garantisce un'iniezione uniforme del refrigerante attraverso i tubi a microcanali multiporta, mentre i collettori di grandi dimensioni consentono il libero drenaggio della condensa; inoltre il suo orientamento verticale impedisce l'accumulo di acqua sul collettore di aspirazione e sulle pareti dell'evaporatore.
Gli studi hanno dimostrato che gli evaporatori a microcanali possono trarre notevoli vantaggi dall'impiego di varie strategie per controllare la distribuzione del flusso all'interno dei loro microcanali. Una di queste strategie prevede l'aumento dello spazio delle alette per ridurre la caduta di pressione nel lato aria di uno scambiatore di calore; un altro utilizza la progettazione di collettori con distribuzione uniforme del refrigerante; infine il terzo modifica entrambe le strategie modificando individualmente i coefficienti di trasferimento di calore lato aria e lato refrigerante di ciascun microcanale.
Abbiamo condotto test approfonditi confrontando le prestazioni dell'evaporatore a microcanali con quelle dello scambiatore di calore a tubi tondi, scoprendo che la caduta di pressione sul lato aria era inferiore quando la capacità di raffreddamento veniva equalizzata. Hanno sviluppato ulteriormente un modello computazionale per prevedere questo fattore per gli scambiatori di calore a microcanali, scoprendo che era ben correlato con i dati sperimentali e quindi hanno dimostrato come l'utilizzo di uno potrebbe ridurre la caduta di pressione lato aria fino al 27% senza incidere sulle prestazioni o sull'affidabilità.
Scambiatore di calore a microcanali con bobina di condensatore MCHE per condizionatore d'aria per auto SC-1100 388 * 346,7 mm
Scambiatore di calore a microcanali con bobina di condensatore MCHE per condizionatore d'aria per auto SC-1100 388 * 346,7 mm
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