淺議直燃型與蒸汽型溴化鋰吸收式冷（熱）水機(jī)的性能系數(shù)

1、淺議直燃型與蒸汽型溴化鋰吸收式冷（熱）水機(jī)的性能系數(shù) 摘要根據(jù)高溫行車空調(diào)器熱工性能測試的特殊要求，提出了一套適用于空氣焓值法實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的空氣取樣及測量裝置設(shè)計(jì)方法，著重討論了取樣風(fēng)機(jī)、溫濕度測量箱、空氣接收混合箱和循環(huán)風(fēng)量測量箱的設(shè)計(jì)問題。該方法在提高特種空調(diào)熱工性能測試精度方面作了一些嘗試。 關(guān)鍵詞行車空調(diào) 空氣焓值法 取樣風(fēng)機(jī) 空氣混合箱 流量箱 0 前言在冶金企業(yè)的煉鋼、焦化、初軋、煉鐵等工廠中，通常采用高溫行車空調(diào)對(duì)高溫車間行車操縱室進(jìn)行局部空氣調(diào)節(jié)，以改善操作人員的工作條件，提高勞動(dòng)效率。高溫行車空調(diào)的工作環(huán)境比較惡劣，具有環(huán)境溫度高、空氣污染較為嚴(yán)重、行車運(yùn)行時(shí)振動(dòng)大等特點(diǎn)。環(huán)境溫

2、度可達(dá)45，甚至達(dá)到60以上，這些都對(duì)空調(diào)器的性能和可靠性提出了更高要求。因此，有必要建立高溫行車空調(diào)專用的熱工性能實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格測試，以達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，提高競爭力的目的13?？諝忪手捣▽?shí)驗(yàn)裝置主要由絕熱庫房，空氣再處理裝置，空氣取樣裝置，空氣接受混合裝置，風(fēng)量測量裝置及電氣控制等部分組成。高溫行車空調(diào)作為特種空調(diào)的一種，目前我國尚無專門的測試規(guī)范。根據(jù)一些生產(chǎn)廠家的技術(shù)資料，行車室內(nèi)的空氣干球溫度一般取2830 。且根據(jù)文獻(xiàn)，本文采用空氣焓值法測定高溫行車空調(diào)的制冷量，著重探討空氣取樣測量裝置的設(shè)計(jì)方法，通過對(duì)取樣風(fēng)機(jī)、溫濕度測量箱、空氣接收混合箱和循環(huán)

3、風(fēng)量測量箱的合理設(shè)計(jì)，達(dá)到盡可能高的測試精度。用空氣焓值法測量空調(diào)器性能，需要測量空調(diào)器室內(nèi)側(cè)進(jìn)出口處空氣焓值及空調(diào)器的循環(huán)風(fēng)量。因?yàn)槟壳盁o直接測量焓值的設(shè)備，只能靠間接測量獲得，即需通過測量當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?、空氣干球溫度和濕球溫度求得?？照{(diào)器循環(huán)風(fēng)量測試采用差壓法，即通過測量空氣經(jīng)過噴嘴的壓力降及噴嘴前的空氣參數(shù)間接計(jì)算出空氣流量4，5。1 空氣取樣及測量裝置設(shè)計(jì) 1.1 總體設(shè)計(jì)空氣取樣及測量裝置主要由取樣風(fēng)機(jī)、取樣笛管及溫濕度測量箱組成。利用取樣風(fēng)機(jī)及取樣笛管引入空調(diào)器進(jìn)出口的典型樣本空氣，將其送入溫濕度測量箱測量。要求（1）取樣風(fēng)機(jī)與取樣笛管相互獨(dú)立，兩者間用鋁箔軟管連接，無需保溫；（2

4、）溫濕度測量箱采用有機(jī)玻璃膠合而成，主要由風(fēng)道、水盒（用于測量濕球溫度）、補(bǔ)水杯組成。其標(biāo)準(zhǔn)流通截面尺寸為100mm100mm，長250mm；（3）取樣笛管采用不銹鋼管焊接而成，包括匯合管和笛管。每根笛管開有吸風(fēng)口，兩邊等量交錯(cuò)開孔。1.2 取樣風(fēng)機(jī)的選擇（1）風(fēng)量計(jì)算取樣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量V可按公式（1）計(jì)算（1）式中：vt為溫濕度測量箱內(nèi)垂直于溫度傳感器方向的風(fēng)速，取5 m/s；At為測量箱內(nèi)流通截面積，取0.01 m2 。計(jì)算結(jié)果為0.05 m3/s（180 m3/h）。（2）風(fēng)壓計(jì)算空氣取樣裝置的風(fēng)阻包括取樣笛管到風(fēng)機(jī)進(jìn)口的沿程阻力及局部阻力?？捎脠D1的模型表示。為計(jì)算簡便，對(duì)空氣取樣系統(tǒng)的各

5、段風(fēng)管作如下簡化A1-2 為取樣笛管段：1-2的阻力由三部分組成：笛管吸風(fēng)阻力，笛管合流阻力及匯合管合流阻力；圖1 空氣取樣系統(tǒng)風(fēng)道壓力損失模型? B2-3 為連接軟管段：在此按最不利管路情況模擬：有四個(gè)90的彎頭，中心彎曲半徑為100，同時(shí)管長按拉伸計(jì)算。2-3的阻力由兩部分組成：風(fēng)管沿程阻力和四個(gè)彎頭阻力；C3-4 為溫濕度測量箱段：3-4阻力由兩部分組成：風(fēng)管到測量箱的突然擴(kuò)大與測量箱到風(fēng)機(jī)入口的突然縮小阻力；D4-5為風(fēng)機(jī)段：空氣從風(fēng)機(jī)出口排出時(shí)存在阻力，因風(fēng)機(jī)尚未選定，故暫不做考慮。根據(jù)以上分析，計(jì)算結(jié)果匯總于表1。風(fēng)機(jī)所需的風(fēng)壓為（2）式中：P 為風(fēng)機(jī)所需全壓，Pa；v為出風(fēng)口的風(fēng)

6、速，m/s；P為總風(fēng)阻，Pa；為空氣密度，取1.2 kg/m3。計(jì)算結(jié)果為P=247 Pa。（3）風(fēng)機(jī)選擇由于整個(gè)裝置的風(fēng)阻較大，且希望風(fēng)機(jī)出口具有較大的全壓，以減小對(duì)被測空調(diào)器回風(fēng)口的影響，同時(shí)也使安裝方便，根據(jù)所需風(fēng)量180 m3/h及風(fēng)壓247 Pa（全壓），可按相關(guān)風(fēng)機(jī)樣本的風(fēng)量和全壓參數(shù)選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。取樣風(fēng)機(jī)選用意大利NICOTRA公司的離心風(fēng)機(jī)，型號(hào)為DD146/190，其主要參數(shù)為風(fēng)量300 m3/h，全壓410 Pa。2 空氣混合箱和流量箱的一體化設(shè)計(jì) 2.1 空氣混合箱設(shè)計(jì)空氣混合箱用于接收并精確測量被測空調(diào)器室內(nèi)側(cè)出風(fēng)溫濕度。因?yàn)榭照{(diào)器出風(fēng)溫度與環(huán)境溫度相差較大，為了減少出

7、風(fēng)溫濕度測量裝置的漏熱量，將溫濕度測量裝置置于混合箱內(nèi)。具體要求表1 空氣取樣系統(tǒng)風(fēng)阻匯總 管段號(hào)構(gòu)件名稱重要參數(shù)局部阻力系數(shù)壓力損失 P=v2 /21-2側(cè)孔吸風(fēng)支面積比：0.106 風(fēng)量比：0.125 支風(fēng)速：4.8m/s 支風(fēng)速：4m/s0.050.69主0.98.64總9.33笛管合流（選取最不利管路a）支通道面積比：0.25 風(fēng)量比：1 主風(fēng)速：1m/s 支風(fēng)速：4m/s 11.82113.47主0.3250.2總113.67匯合管合流支匯合管風(fēng)速：5m/s 出口風(fēng)速：6.4m/s 1.319.5主0.819.662-3風(fēng)管內(nèi)沿程阻力空氣流量：0.05 m3/s 管徑：100mm 查

8、得Rm=8.5Pa 管長：4m 中心彎曲半徑等于管直徑的90彎 風(fēng)速：6.4m/s34四個(gè)彎頭0.2221.643-4突然擴(kuò)大面積比：0.79 計(jì)算風(fēng)速：6.4m/s0.051.23突然縮小0.143.44總計(jì)222.5（1）箱體采用=100 mm雙面彩鋼聚氨酯保溫板，以使漏熱量不大于5 %；（2）取樣管采用100 mm不銹鋼開孔圓管，開孔率為4 %，均勻開孔，引風(fēng)管為400 mm不銹鋼管；（3）混合箱進(jìn)口處靜壓測量采用壁面測壓法。取壓板結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示，材質(zhì)為青銅，壓力出管尾部有螺紋，用于連接帶螺帽的三通接頭；（4）為了提高氣流均勻性，需要增加各氣流間的相互擾動(dòng)，故我們考慮在接受室出口前設(shè)

9、置混合器，其形式如圖3所示。根據(jù)混合箱內(nèi)的風(fēng)速小于0.77 m/s以及最大接受風(fēng)量，可計(jì)算出箱體空氣流動(dòng)方向的最小截面積。對(duì)于制冷量范圍為200020000 kW，風(fēng)量范圍為4004000 m3/h的高溫行車空調(diào)器，可求得箱體最小截面積為1.44 m2 ，取35 %的安全余量，則為0.507 m2 。最后確定箱體截面尺寸為13001500（寬高）。圖2 取壓板的結(jié)構(gòu)2.2 流量箱總體設(shè)計(jì)流量測量箱主要包括噴嘴、噴嘴前后的整流板及取壓板。其外圍用不銹鋼板焊接而成，并與混合箱合為一體，這樣既節(jié)省了材料又增強(qiáng)了系統(tǒng)的緊湊性，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。噴嘴前后箱壁設(shè)有取壓板，將四周的取壓管匯合后接到壓差變送器

10、，以測量噴嘴前后壓差P。圖3 混合器示意圖在噴嘴后正壁面上開設(shè)操作門，用來手動(dòng)開關(guān)噴嘴及檢查噴嘴開關(guān)狀態(tài)。具體要求（1）箱體采用=50 mm雙面不銹鋼聚氨酯保溫板；（2）為使噴嘴前后空氣充分混合均勻，在噴嘴前后各設(shè)置一塊整流板，整流板由不銹鋼板加工，開孔率為50 %左右；（3）為防止因風(fēng)機(jī)震動(dòng)影響風(fēng)量測量，流量箱與調(diào)零風(fēng)機(jī)分離放置，兩者之間采用鋁箔軟管連接。圖4 空氣測量裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖 2.3 噴嘴的選擇計(jì)算根據(jù)高溫行車空調(diào)器的風(fēng)量范圍、設(shè)計(jì)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)46，選用長徑低比值標(biāo)準(zhǔn)噴嘴4只（0.20B0.50，=D m3/h處于噴嘴組合中間范圍內(nèi)的原則，各噴嘴風(fēng)量范圍相互之間有一定的迭加，總

11、的風(fēng)量測試范圍為2714254 m3/h 。表2 噴嘴的技術(shù)數(shù)據(jù) dmm材料流量范圍m3/hD1mmD2mmHmmhmmLmmn80鑄鋁L104271-6631962261571314110515-11972662961871806圖5 噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸? 3 結(jié)論作為一個(gè)完整的空調(diào)器熱工性能測試系統(tǒng)，每一部分的準(zhǔn)確嚴(yán)格設(shè)計(jì)都十分關(guān)鍵，直接關(guān)系到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文僅就處于核心地位的空氣取樣裝置、溫濕度測量裝置及風(fēng)量測量裝置的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了討論。本設(shè)計(jì)以常規(guī)空調(diào)測試標(biāo)準(zhǔn)為參考，在設(shè)計(jì)中充分考慮高溫行車空調(diào)的工作條件及特點(diǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件選擇、運(yùn)行操作等方面均以可靠、方便、降低成本為出發(fā)點(diǎn)，在提高特種空調(diào)器熱工性能測試精度及可靠性方面做了一些有益的嘗試。參考文獻(xiàn)1. 李安桂. 特種空調(diào)機(jī). 北京：科學(xué)出版社，2001.2. 陸甘華，茅清希，吳利瑞. 某大型鋼鐵企業(yè)煉鋼車間行車電氣室空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查研究. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2002，（6）：12-14. 3. 何立江，鄔志敏，周大漢.