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1、制冷学报 冲 空气调节 矛甘 口丫 八户口甘 八沪户沙 用湿球温度法计算表冷器湿工况 四川绵阳朝阳机械厂 杨 同 球 摘要 所谓湿球温度法就是用湿球温度效率 或称全效率 卜 三二址三 一 一 和退差率 袱日升 计算表冷器妞工况传热的方法 式中 砂 叭 分别为表冷器进出风千湿球温度和水初温 则 式用于直接蒸发式表冷器 理论推导和实验结果与计算实例表明 与表冷器干工况效率 简称干效率 一上二丛 一 用蒸发温度代 一样 湿工况全效率和湿差串价可以方便地 用干工况传热 资料求得 而且分析退系数梦 温度准则等热工参数无关 计算时也不必求对数平均温差 这就有利于简化表冷器的性能 实脸和性能图表 可以不用试
2、算而方便地解决表冷器的各种计 算 和价都是无最纲数 因此表冷器的性能图表可 以不加换算而用于各种单位制 包括国际单位制 对型诱导器盘管等六种型 号共个国产表冷器 排 的近个工况进行了计算 与相应的实验结 果比较 在 二 范围内 偏 差 士 的占以 上 而偏差 土 的只占 可见计算精度能满足空 调工 程的要求 份哈 才 一 一一时一 藏 气 一 干效率 的计算简介 由传热学可知 热交换器的效率与两侧流体的相 互流向有关 对于表冷器 当排时 风和水呈交错流动 图 当时 也十分接近于交错流 诱导器 盘管就是这种情况 对交错流 叨 巍 一 雌 片口 加 叨 才 户 脚 众二过 图 用湿球温度法计算表冷
3、器湿工况 但是 该关系式比较复杂 用图表表示则很简单 见表 二二 交错流动 逆向交错流动 二 止止生 创创 舅舅 连连 二二 二二 竺坚竺竺卜 二 二竺 屯 二竺 兰竺 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜 一竺竺 卜 周周 二 兰兰兰兰兰兰竺竺 兰竺竺一 一 二 二 二二 兰二 竺卜竺鳖 二 兰二三 兰 兰 日 二二二二二二弊 三 竺兰 二竺 一 嘿 黑黑黑黑黑黑 二二 黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑 注 当排时 可用逆流效率公式 即式 几 当排数增加时 风水呈逆向交错流动图 建议取 刀 兰 冬 谷 的数值也列于表中 同时还表示在图的上部 可称为表冷器干效率算图 式中 为逆
4、流时的效率 刀 一 一卢一 一 一产 一 只有当排数很多例如 才可以按逆流计算表冷器的干效率 以上各式中 二二 二 可 风水热容量比 其中为风水比 分别为风量和水量 公斤小时 一 分别为空气定压比热 水的比热千卡公斤 制冷学报冲 刀 丝廷上 一丛互里 丝 一 表冷器的传热单元数 干工况传热系数 一睑 剖 一 千卡 米 和分别为表冷器外侧干放热系数和内侧放热系数千卡米 小时 口一表冷器管壁及肋片与管间热阻等 米 小时 千卡 一 分别为表冷器的肋通系数和肋化系数 一分别为空气流速 米 秒和容重 公斤 米 卜一一表冷器排数 当时如直接燕发式表冷器 不论风水呈何种流向 干效率均为 一 一产二 一 由于
5、同型号的表冷器 和一定 只与 水速 排数有关 因而刀和成 也只与 有关 而对于直接蒸发式表冷器 刀和成 主要只与 有关 二 湿工况的等效千工况与直线规律 热湿交换的理论和实验已经证明 约 对于空调系统使用的表冷器 可认为路易士 比等于 即 并且 式中 二 口 表冷器湿表面的显热放热系数千卡 米 小时 口 表冷器湿表面的湿交换系数公斤 米 小时 空气的定压比热 通常取 千卡公斤 式即表明了热湿交换之间的相似关系 利用它可以求出千湿工况传热之间的联系 在图上 设 为表冷器 的外表温度 一一为等含湿量线 若空气状态点在 等温线 上 其游点低于 则点与表面积之间的传热为无凝水产生 的干工况 传热 其传
6、热量为 产 一 一 如果空气状态点在等湿球温度线或等焙线上 其露点高于 则 点与表面之间的传热为有凝水产生的湿工况传热 这时的传热量可以利用来计算 显热交换量 一 一 潜热交换量山一 总热交换量 一 一 一 用湿球温度法计算表冷器湿工况 由于 所以 由于一 于是 一 一 为等含湿量线 则 人 一 一 一 一 式中 分别为空气的干球温度 含湿量和焙 下脚码含意见图 水的汽化潜热 千卡克 由式可以看到对于湿工况传热 可以用焙差作为总热交换的动力 而总热交换系 数等于湿交换系数 显然 如果 和 口 为常数 若进风等焙 则出风也等焙 由式比较可知 一 人 一 表明图中等湿球温度线即等焙线 上任何空气状
7、态点与 表面之 间的湿工况传热 都可以用具有温度的空气状态与表面 之间的等效的干工况传热来代替 这样 利用式的关系 就可以将图中点同点 之间的湿工况传热转化成点同点之间的干传热来进行研究 也就是说 通过对等效干工 况的传热计算就可以确定湿工况的总热交换量 确定了总热交换量之后 如果又能确定空气状态变化的方向线 就可以确定湿工况传热 的终状态点 根据式和式 式可得 析湿系数 一 一 一 代下戈下一一 一 一 望 钵气 一 夕切气 一 夕 勺 可得 一 一 即表明湿工况传热时 空气状态沿着其初状态点和表面状态 点的连线而变化 这就是我们广泛运用的直线规律 显然 直线规律和路易士比例是一致的 利用直
8、线规律可 以一步一步地由作图求得空气状态的变化过程 但比较麻烦 因此通常是将 看作表面平 均 温度 而认为一 一三点在同一直线上 三 湿差率 少 的计算 由于图中一一为直线 并认为一段饱和线近似为直线 则根据砂的定义 图中的相似三角形关系及点同点之间干传热计算可以导出推 导过程略 可参 考 劝 一 一 一 一 二 二二凡 人 一 忱 对于 同型号表冷器 为常数 与 夕有关 因此势只与 有 关 而与氛 及 田 等参数无关 也与 内侧工质性质无关 这与实验规律 举例示于 图 是相符合的 图还表明 析湿系数扩与温度准则有关 因此 用砂计算比用 犷简单 显然 将饱和线看作直线会带来一定误差 但是 一方
9、面由于一段饱和 线不长 故 偏离直线 不多 另一方面 由于通常进风相对湿度叭 因此 一 二势 一 不 大 特别当排数较多时 一 往往在 左右 这样 即使计算 一 有 较大的棺 制冷学报 冲 对误差 但给终状态带来的绝对误差也是很小的 四 湿工况全效率 的计算 先讨论直接蒸发表冷器的情况 设为蒸发温度 图中状态与制冷剂间的 很工况传热量 按等效干工况计算 根据式可得 一一 按湿工况全效率计算 根据式可得 一 一 根据等效千工况的概念 以上两式表明的两个传热量应该相等 因此可得 表三 二生丝 止立二二 一 二 其中 一三圣 二上匕二 一 二二丛匕 一一 千卡公斤 可称为饱和湿空气比热 在通常使 用
10、 的 范 围 可取 一 哪 千卡公斤 式中与大气压有关 见表 闲 大大气压奄米汞柱 石 又 一一 二 一 一 由等效干工况传热计算可得 一 崎 二 劲 一 一 一 二 劲 一 一 式中 一 一 人 一 一 又设热阻比几 于是可得 八 二 几 一一 一 口乙 一 声丁干 了 从图可得 当 一 时 一 二 一 二 七当为其它值时 设 卫 卫立 料 一 尹值主要随 二 水冷变化 其变化范 围见表 可写成 仍 二 将 代人 并取 夕之 千卡克 可得 拼凡 二 孟 名 一 一一 任 一 一 口乙 丁气 万 一 十儿 移项得 一 一 二 几拼 一叹一 口少一了下一不一 寸几 代入式可得 用湿球温度法计算表
11、冷器湿工况 二 一 一 几拜 人 根据 式 尝 二 镖瓷 一 一 严 代人上式整理可得 一 几拼 气一 办 少 产下下尸 再来看的情况 假设将一个干传热系数为 的工况转化成一个 但其 传热系数为 的工况来计算 根据式可得 吕 一 一 乃 式中 一 睑 备 一 气 称为相当传热系数 类似式 由于 忍 吕 则 类似式 可得相当热 粗比 几 人 这就是说 的工况与的工况相比 相当于表冷器内侧增加了一层附 加热阻 从而热阻比人增大为久 显然 当时 久 几 根据 式及 式可得 吵 下而厂石万面了二 蔺 宁 际 十 蔺 一 一八 旧相当热阻比凡 吵 一 一 用人 取代式中的凡 即可得用于各种情况的公式 一
12、一一 擎一一一一一一 二 以一忍 少 一 一 户尹 一 一不一勺万 一 一 简单说 由于式中 一 二 在 人一 二 中占的比例很小 因此对常用空气冷却工 祝取 拼 计算汉 一 带来的误差很小 后面介绍的计算实例 误差分析和实验比较还将 证明 对空调系统的常用工况 完全可以取 拼 进行计算 于是可得简化公式 一 鱼乙一一一一 乃 二 八 一 卞 气 一 夕 一 一 二一一二厂一一一 梦 从式可见 只与和价两个参数有关 且和势又都可以从干工况传热资料求 得 将式表示在图的下部 就组成了一幅完整的表冷器干湿效率算图 可以方便地由 刀吕 砂求得 和 从而完成各类计算 校核计算实例原题详 年版 一 已知
13、 标准大气压下 风量公斤 小时 水量公斤 小时 米秒 制冷学报冲 千工况 二 原题按湿工况传热参数求得 试用干工况传热资料计算 排 并与原题进行比较 解 由于千卡米 小时 根据式可得 吵 又 根据式 千卡米 小时 于是根据式可求得传热单元数 卫鱼立些丝丝丝鱼 又 由图虚线箭头所示 就可以立即求得 刀二 一 匡三巫 竺业竺 一 吵 可见 二 与原题解相符 根据式 一一 等于原题解 根据式 吵一 比原题解高 如有必要 可从图查得 一 于是可求得总热量 也可按 二 一 求得 上面是按逆向交错流计算 如果按逆流计算 则可根据 式求得 此时 可得 二 与原题解 二 相差 形 五 水冷式表冷器特性图举例
14、由上例可知 若已知肛吕 砂 就可从图方便地求得 和 由于各种表冷 器的刀 吕及吵的图形不同 所以将这种算图称为表冷器的特性图 现以型 钢制表冷器 特性图图为例说明其组成 制作及使用方法 图的上半部表明了比那与 夕 的关系 按式和式计算 其下半部表明砂与 护 的关系 按式计算 对直接 燕发式表冷器 由于 二裂 只与 有关 因此图形更简单 由于我国对表冷器的实验结果大都整理成传热系数仍 一一 凡 瓦歹 十蔺 仄曹 歹 十丽两 于是 计算肛此时所需的干工况 传热系数为 一一 爪 二 而 十蔺 仄万丁十厄面厅 用 湿球温 度法 计算表 冷器湿 工况 一 一 磷 掣 图表冷器 千湿效 率算 图图表 冷器
15、特 性图示 例型钢制 表冷器 制冷学报冲 式中 都为实验指数 例如型表冷器 二 二 二 与式比较可知 式中已将归纳在 或 项之中 因此 式 中 的 晋 不一定是外表干放热系数久 而是一个可能包含了部分或全部 在内的系数 同时 经过对多组实验数据的分析 式中的指数在一定程度上反映了凝结水 膜对 的影响 由于通常 为近似从 中分离出二 和近似考虑凝结水膜的影响 在按 式计算吵时 为安全起见 建议取 一 于 一 当无实验指数时 可取 当然 如果有完整的价的实验数据 则应以砂的实 验值作图 同时 在作干工况实验时 应注意从中分离出可合并在中 如果没有该表冷器实验数据 也可以选择条件相近的传热经验公式求
16、得 然 后制作特性图 图和图联合使用的方法见下例 已知 毫米汞柱 当公斤小时 要求 二 时 试选型钢制表冷器 解 由图知空气处理为湿工况 根据 式可得所要求 的 一户虹李升 吵二进 鱼 二兰丝 由于图系按新设备计算 为考虑积尘结垢等 一矶占 一 一 了 一 一 一 一 一 一 犷 一 影响 引人了工作条件系数 占 根据不 同情况可取 占 水质好 空气干净时取 较高数值 本题取 占 设 二 由图 图实线箭头所示求得 二 曰 如果 两图纵坐标吕 价比例相 同 则可按如下形式将两图拼接使用如果比例不同 则可用比 一尸一 加 一 少 一 尹目 了 目 一飞 卜止一 和价作为两图的联系值 一 此二 一 一 一 一 吵 一 选表冷器 由于要求的迎风面积 一骊豁 万 一 米 水 通 断面积 一 骊瑟赢而 米 二 由型表冷器规格尺寸表伪查得当表面管数根 有效管长 时时 米 二 米 与所要求的和最为接近 故 选定表 冷器型号规格为 一一一 排 根 时 公斤 小时 由于选择方便 可改变选表冷器 然后进行经济技术比较 取最合理的方案 六 误差分析和实验证明简介 这里简单分析一下将式简化成式的误差 由此两式及
