Évaporateurs à microcanaux (MCE) sont des technologies de transfert de chaleur largement utilisées dans la climatisation automobile. Leur petit volume, leur rendement élevé et leur entretien facile en font des choix populaires ; cependant, ils sont sensibles à une mauvaise répartition du réfrigérant, ce qui a de graves conséquences sur les performances thermiques et doit être résolu efficacement en améliorant la répartition du débit dans ses canaux. Par conséquent, cet article explore expérimentalement comment les structures de collecteur affectent la distribution du débit dans les évaporateurs à microcanaux.
Les évaporateurs à microcanaux dépendent d'un régime d'écoulement dans leur collecteur pour contrôler la façon dont le fluide se déplace à l'intérieur. Le régime d'écoulement à l'intérieur de ces microcanaux est affecté par la température du fluide, qui à son tour est déterminée par les forces de géométrie et de tension superficielle agissant sur le réfrigérant d'entrée. Une mauvaise distribution ne peut être évitée qu'en minimisant les gradients de pression le long de leur collecteur.
Diverses stratégies ont été proposées pour réduire la chute de pression d'un évaporateur en optimisant la distribution du liquide et de la vapeur dans les microcanaux. La plupart de ces stratégies reposent sur la modification des caractéristiques d'écoulement ou de la géométrie des microcanaux ; bien qu'efficaces, leurs applications ont tendance à être limitées en raison de la complexité et des coûts d'investissement ; de plus, ils n'apportent pas de solutions complètes aux problèmes liés à la distribution de vapeur dans les microcanaux d'un évaporateur.
L’une des solutions les plus prometteuses consiste à utiliser un évaporateur à microcanaux avec une orientation verticale des tubes et des collecteurs surdimensionnés, offrant des performances thermiques optimales dans diverses conditions de fonctionnement. Un distributeur de réfrigérant interne assure une injection égale de réfrigérant dans les tubes à microcanaux multiports tandis que de grands collecteurs permettent une évacuation libre de la condensation ; de plus, son orientation verticale évite l'accumulation d'eau sur le collecteur d'admission et les parois de l'évaporateur.
Des études ont démontré que les évaporateurs à microcanaux peuvent bénéficier de manière significative de l’utilisation de diverses stratégies pour contrôler la distribution du flux au sein de leurs microcanaux. Une de ces stratégies consiste à augmenter l'espace des ailettes pour réduire la chute de pression du côté air d'un échangeur de chaleur ; un autre utilise la conception de collecteurs avec une distribution uniforme du réfrigérant ; enfin, le troisième modifie les deux stratégies en modifiant individuellement les coefficients de transfert de chaleur côté air et côté réfrigérant de chaque microcanal.
Nous avons mené des tests approfondis comparant les performances de l'évaporateur à microcanaux à celles de l'échangeur de chaleur à tube rond, découvrant que leur chute de pression côté air était inférieure lorsque la capacité de refroidissement était égalisée. Ils ont ensuite développé un modèle informatique pour prédire ce facteur pour les échangeurs de chaleur à microcanaux, constatant qu'il était bien corrélé avec les données expérimentales et démontrant ainsi comment son utilisation pouvait réduire la chute de pression côté air jusqu'à 27 % sans affecter les performances ou la fiabilité.
SC-1100 388*346.7mm climatiseur de voiture MCHE condensateur bobine microcanal échangeur de chaleur
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