热泵用螺纹管换热器实验平台的设计+CAD图纸(3)
这种螺纹管现在已经有一定范围的应用，但无论是制造者还是使用者，他们对于螺纹管对于换热效果的影响都不是很清楚。市场上各个厂家宣传中对螺纹管对于换热能力的增加量描述从150%到400%都有，但到目前没有哪一家有肯定的说法。工程应用上，设计者通常会根据以往的经验进行设计，然后选取比较大的余量，以保证产品的可用性。
较大的余量一方面保证了产品质量，但同时也造成了不必要的浪费。同时，螺纹管一方面增加了流体的换热量，但阻力也随之增加，盲目增加长度可能反而会降低机组效率，达不到节约的目的。
为了加快螺纹管的推广，也为了增加企业在“钛炮”行业的话语权，2014年暑假，由“上海宇洋特种金属材料有限公司”出资，由我和搭档张明合作，设计和建造用于测定热泵方面使用的螺纹管换热器换热性能和阻力特性与螺纹管的螺距、螺深、螺纹形状的关系，同时寻找不同工况下换热性能和阻力特性综合起来最优的螺纹管规格。同时结合企业需要，该试验台还要承担该公司生产的其他型号换热器的性能参数的测定。
2 初步设计
初步设计是根据测试任务的需求，企业现有条件和经费情况，使用相关的理论和实践经验为依据，结合相关书籍，研究成果和现有成熟产品作为设计依据。进行初步设计，包括试验台适用范围、大致结构、模块组成和空间布局进行初步选定。这一过程不一定需要进行严谨理论计算，只是大概的选择，但可以在很短的时间内得到工业炉结构和其生产状况，给之后的理论计算提供很大的帮助。
2.1 功能分析
建设该实验平台的主要目的是获取螺纹管螺纹参数（螺距、螺深、螺纹形状）对螺纹管换热系数和阻力性能的影响因素。由于螺纹管现阶段主要针对热泵行业的“冷水机组”和“热水机组”，试验台现阶段主要模拟冷热水机组中氟利昂与水的换热过程。不过考虑到螺纹管在换热方面的优异性能，也许在不久的将来有可能扩充到其他行业，试验台需保证具有进行液-气、液-液、气-气、蒸发-冷凝等多种环境下的测试任务的潜力。为了提高该试验台的实用性，该试验台同时需要承担企业其他种类换热器的性能参数测试任务
2.1.1 测试换热器水流的阻力特性、氟利昂的流动阻力特性
螺纹管在换热器中的使用有多种不同的方式，比如：螺纹盘管式、同轴套管式、高效罐等。每一种结构的阻力特性都完全不同，甚至同一种类型的换热器它的结构参数有所修改或者同一个换热器在不同的流动状态和工质种类，其测得的结果也有所差异。测试中主要针对市场上常见的几种型号的换热器所使用的螺纹管进行测定，其余在完成主要测试任务后根据需要单个测试。
2.1.2 不同制冷剂在同种工况下的换热效果
现有空调使用的制冷剂通常是R22，但由于R22对臭氧层破坏比较大，不久将被替代，替代产品包括R407c、R410a等。每一种制冷剂的蒸发温度，冷凝温度、粘度、温度漂移等都不相同，在螺纹管内的换热能力也就不同。该测试一方面采集同种参数螺纹管在不同工况下换热能力的曲线图，同时找出每一种制冷剂在不同工况下使用哪种规格的螺纹管最好。
2.1.3 同种制冷剂不同流速下的换热效果和阻力特性（水侧工况保持不变）
该测试主要测试流体的流速对于螺纹管的换热能力和阻力特性的影响。众所周知，再使用光管时，同种条件下，阻力与速度的平方成正比。但螺纹管由于螺纹的扰动，流动状态更加复杂，普通的经验不能满足螺纹管的特性。同时，螺纹的扰动也使得螺纹管的换热机理更加复杂，增加流速将加大流体的扰动，但流速与换热能力的关系不太明了，需要进行测定。