一、蒸發器的型式

　　蒸發是液態轉化為氣態的物理過程。汽車空調蒸發器包含在HVAC單元內部，通過鼓風機促進液態制冷劑氣化。

　　（1）蒸發器的主要結構型式：管片式、管帶式、層疊式、平行流式

　　（2）各種型式蒸發器特點

　　管片式蒸發器 由鋁質或銅質圓管套上鋁翅片組成，經脹管工藝使鋁翅片與圓管緊密相接觸。管片式蒸發器管片式蒸發器

　　這種管片式蒸發器，結構簡單，加工方便，但是換熱效率比較差。因為制作方便、成本低，所以比較低端、舊的車型還在應用。

　　管帶式蒸發器 這類蒸發器由多孔扁管與蛇形散熱鋁帶焊接而成，工藝比管片式復雜，需采用雙面復合鋁材及多孔扁管材料。管帶式蒸發器管帶式蒸發器

　　優點是換熱效率有所提高，不足是由于厚度較大，內孔數目多，容易導致制冷劑在內孔流通不均勻，不可逆損失增加。

　　層疊式蒸發器 目前應用*廣泛的結構型式，由兩片沖成復雜形狀的鋁板疊焊在一起組成制冷劑通道，每兩個組合通道之間夾著波浪形散熱翅片。雙儲液室蒸發器（左） 單儲液室蒸發器（右）

　　優點是換熱效率較高，結構緊湊，但是加工難度*大，通道狹窄，容易堵塞。

　　平行流式蒸發器 是現在常用的一種蒸發器，由管帶式蒸發器結構基礎上發展起來的，是一種緊湊式換熱器，由雙排多孔扁管和百葉窗翅片組成。平行流式蒸發器

　　優點是換熱系數高（相比管帶式換熱器能力提高30%以上），質量輕、結構緊湊、制冷劑充注量少等。不足是各個扁管間的氣液兩相制冷劑難實現分配均勻，影響換熱量及溫度場分布。

　　二、蒸發器工作原理

　　蒸發器芯體是實現制冷的熱交換器，它利用冷媒在芯體管路內部的流動和空氣在翅片間隙中的流動，通過鋁扁管和翅片的熱傳遞的作用將外界空氣中的熱量傳遞給由膨脹閥小孔噴入的霧狀高壓制冷劑，迅速吸熱氣化成氣態制冷劑，由于吸熱氣化，使蒸發器表面溫度下降，從鼓風機吹來的空氣，不斷流過蒸發器芯體，被冷卻后從出風口吹出，使車廂內降溫。制冷劑流動圖

　　下面我們主要介紹兩種常用的蒸發器結構和設計要點。

　　三、層疊式蒸發器結構

　　層疊式蒸發器是目前應用*廣泛的結構型式，芯體寬度一般為47/58/60/65/70/75mm。層疊式蒸發器主要由主片、翅片、邊板、管路等組成。主片分為兩種結構型式： ①異形表面（交叉紋、點狀紋、條形紋）②平面成型板（兩片成型板中有內翅片）蒸發器結構型式蒸發器選材

　　2. 流程布置 層疊式蒸發器由幾十的流道組成, 為了充分發揮蒸發器的作用, 通常將其隔成不同的流程。目前較為盛行的做法是將其分成兩個或三個流程。流程數增加了以后, 每個流程中流道數減少,流道內制冷劑的質量流速增加, 相應的換熱系數增加, 但流動阻力同時也有所增加。由于蒸發后期制冷劑的比容較大,流速較快,為減小流阻, 后**程流道數應略多些。三流程（左） 兩流程（右）

　　四、平行流式蒸發器

　　平行流式蒸發器是新型蒸發器，具有重量輕、成本低、大小可控、換熱性能高等優點，將逐步替代現有品種。一般芯體厚度38/40/48/50/56mm。主要由水室、扁管、翅片、邊板、管路等組成。

　　1.水室結構

　　2.扁管結構

　　目前對平行流微通道扁管截面形狀的研究，主要以增大換熱面積和對流換熱系數，或增強其耐壓能力和抗變形能力為主要目標。目前微通道扁管截面形狀主要有矩形、三角形、圓形三種形式。

　　三角形扁管壓力損失大于矩形的，換熱性能低于矩形扁管，但耐壓性高于矩形扁管。帶內翅的多孔扁管截面形狀，增大了扁管內微通道的換熱面積，并有效地破壞了管內制冷劑的流動邊界層，從而增強了扁管的換熱能力。這三種形式的多孔扁管通道的*外側的兩個微通道的截面均為圓形，目的是增強多孔扁管的抗變形能力。

　　3.扁管的選用

　　扁管內通道尺寸的大小對蒸發器性能有非常重要的影響。在相同質量流量的情況下，管徑越小，流速越快，增強了對流換熱。但隨著尺寸的減小，這種變化是呈變緩的趨勢，這是由于尺寸減小，換熱面積也減小。流速增大壓降也隨之上升，這種趨勢是逐漸變大的，因此，管徑不易過小，管徑也不易過大，否則會惡化對流換熱。扁管的寬度H一般選1.2～1.8，扁管的長度根據芯體厚度確定，如38mm的芯體，長度一般為16或17。

　　扁管水力直徑為0.01～0.2mm的通道稱為微通道，水力直徑為0.2 ～3mm的通道稱為細通道，水力直徑大于3mm的通道稱為傳統通道。

　　（1）制冷劑的通路數N與扁管的寬度W的關系 A=N/W，0.558 ≤A≤ 1.235

　　（2）制冷劑通路的水力直徑Dh應滿足，0.35 ≤Dh≤ 1.0 水力直徑Dh=4*B/L，

　　B：制冷劑通路截面面積 L：制冷劑通路流體接觸濕周

　　目的：在空調系統壓縮機開啟和關閉時，能夠降低吹出到車廂內的空氣的溫差。

　　如果A＜0.558，或Dh＞1.0，則由毛細管效果引起的扁管的通路內的飽液性能不足（流速過快），在設置了使用方向朝向上下方向的扁管的蒸發器的制冷循環中，在壓縮機關閉時，制冷劑在短時間內從扁管的通路內流出，通過蒸發器的空氣的溫度急劇升高。 如果A＞1.235，或Dh＜0.35，雖然提高了由毛細管效果引起的扁管的通路內的飽液性能不足（流速過快），在設置了使用方向朝向上下方向的扁管的蒸發器的制冷循環中，在壓縮機關閉時，能夠防止制冷劑在短時間內從扁管的通路內流出，但是在壓縮機開啟時，制冷性能下降。

　　4.翅片的選用

　　目前蒸發器空氣側換熱采用波紋型百葉窗翅片。作用是使空氣流動方向沿百葉窗平面方向扭轉, 與引流部分的層流邊界層一起, 構成“多層平板”流動, 增大換熱系數并減小壓損。流動與百葉窗平面的夾角和流動Re 數有關。當Re 數較小時, 層流邊界層很厚, 把百葉窗沉浸在內, 而使翅片之間的流通間隙減小, 影響換熱效果。蒸發器濕工況時也可能由于凝露而阻塞百葉窗, 導致換熱系數迅速下降。 同樣的翅片結構, 用于蒸發器時,空氣側的換熱系數遠小于作為冷凝時的換熱系數。U形翅片矩形翅片

　　矩形翅片比U形翅片開窗長度長，增強了空氣在翅片高度方向的流動, 有利于破壞流動邊界層，空氣流保持形成“多層平板”式流動，避免空氣在低Re數流動時出現換熱惡化；矩形翅片比U形翅片焊接面積大，提高了傳熱效率。試驗表明，蒸發器采用矩形翅片比U形翅片，性能可提高20%，風阻減小5%。

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