空氣冷卻器熱工性能校核計(jì)算準(zhǔn)確性

空氣冷卻器熱工性能校核計(jì)算準(zhǔn)確性分析研究摘要：表面冷卻器的計(jì)算方法，關(guān)系到空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)在采用表冷器時(shí)選擇的正確性，從而直接影響生產(chǎn)企業(yè)的成本和國(guó)家有色金屬耗量及能源的節(jié)省，通過(guò)本題的研究，提出一種計(jì)算方法，該方法在熱交換效率法的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高傳熱系數(shù)，接觸系數(shù)的計(jì)算精度，增加判斷選擇，克服原有方法干工況無(wú)法計(jì)算，濕工況計(jì)算偏差大的缺陷，實(shí)現(xiàn)依據(jù)國(guó)標(biāo)GB10223-88《空氣冷卻器與空氣加熱器性能試驗(yàn)》進(jìn)行表冷器試驗(yàn)，冷量試驗(yàn)結(jié)果與提出的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，冷量結(jié)果偏差＜5%的目標(biāo)。關(guān)鍵字：表冷器校核計(jì)算準(zhǔn)確一、概述表面空氣冷卻器的計(jì)算方法，曾經(jīng)是80年代我國(guó)空調(diào)設(shè)計(jì)的熱門(mén)課題之一。進(jìn)入90年代后，該課題已很少有人問(wèn)津，普遍認(rèn)為課題已趨成熟；與之相對(duì)應(yīng)的情況是：我國(guó)空調(diào)工業(yè)進(jìn)入90年代后高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)末端生產(chǎn)企業(yè)一直為如何準(zhǔn)確計(jì)算表面空氣冷卻器的換熱性能而大傷腦筋，因?yàn)楝F(xiàn)有的計(jì)算方法，對(duì)表面空氣冷卻器進(jìn)行計(jì)算時(shí)，冷量計(jì)算誤差大于10%，甚至有的超過(guò)30%，部分狀態(tài)點(diǎn)，還無(wú)法計(jì)算，為安全起見(jiàn)，生產(chǎn)企業(yè)不得不增大配置的表面空氣冷卻器的面積，結(jié)果，使生產(chǎn)成本提高，浪費(fèi)了國(guó)家的有色金屬材料和能源。（一）國(guó)內(nèi)外情況分析由于表面空氣冷卻器（以下簡(jiǎn)稱表冷器）是空調(diào)機(jī)組的核心部件，表冷器的性能直接影響到空調(diào)機(jī)組的性能。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)表冷器的熱工計(jì)算方法十分重視，先后提出的計(jì)算方法已不下幾十種之多，這些方法各具特色。國(guó)內(nèi)從70年代末期，開(kāi)始進(jìn)行表冷器熱工計(jì)算方法研究，提出了熱交換效率法（也稱干球溫度效率法），濕球溫度效率法，干球溫度-析濕系數(shù)法，圖解法，焓效率法，線性方程組求解法，當(dāng)量溫差法，傳熱單元數(shù)法等。目前國(guó)內(nèi)外空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)和教科書(shū)中所采用的表冷器計(jì)算方法有兩類：設(shè)計(jì)型和校核型，對(duì)不同的方法計(jì)算結(jié)果分析表明，已有的計(jì)算方法不能達(dá)到當(dāng)對(duì)表面空氣冷卻器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算的冷量與實(shí)測(cè)的冷量結(jié)果誤差小于5%。（二）問(wèn)題的提出從上面介紹可以看出，用目前國(guó)內(nèi)外空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)和教科書(shū)中采用的幾種主要的表冷器熱工計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)各有利弊，雖然依據(jù)表冷器試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的分析表明，熱交換效率法是目前階段較理想的一種計(jì)算方法，但該方法在進(jìn)行冷量校核計(jì)算時(shí)，依然不能較全面和準(zhǔn)確計(jì)算表冷器的冷量。如干工況無(wú)法計(jì)算，部分濕工況誤差較大。在現(xiàn)階段，由于表冷器的數(shù)值計(jì)算方法尚未達(dá)到實(shí)用化的階段，表冷器的熱工校核計(jì)算方法仍然需要建立在準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性，另外，由于計(jì)算工具的進(jìn)步，為準(zhǔn)確計(jì)算起見(jiàn)，已沒(méi)有必要為了避免試算，而采取這樣或那樣的近似措施。因此，在目前提出一種建立在能反映表面冷卻器換熱過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，以電子計(jì)算機(jī)編程為計(jì)算手段的，能夠在表冷器測(cè)試范圍內(nèi)較全面而準(zhǔn)確計(jì)算冷量的計(jì)算方法，是非常有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。在國(guó)標(biāo)10223-88《空氣冷卻器與空氣加熱器性能試驗(yàn)方法》中規(guī)定，以空氣側(cè)的測(cè)定值計(jì)算的冷量與以水側(cè)測(cè)定值計(jì)算的冷量，兩種方法計(jì)算得出的換熱量偏差不超過(guò)5%時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)即為有效，由于依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)乾地試驗(yàn)時(shí)、冷量偏差的最大值≤5%，因此，本課題將建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出的校核計(jì)算方法的冷量計(jì)算偏差目標(biāo)定為≤5%。二、冷量校核計(jì)算課題提出的計(jì)算方法是建立在試驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上，因此，只有在完善和提高原方法計(jì)算用試驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上，才能得到準(zhǔn)確的冷量校核計(jì)算結(jié)果。本文用國(guó)家空調(diào)設(shè)備質(zhì)檢中心和同濟(jì)大學(xué)試驗(yàn)臺(tái)分別測(cè)試的四臺(tái)不同表冷器數(shù)據(jù)做為本課題提出方法的檢驗(yàn)依據(jù)，介紹了接觸系數(shù)數(shù)學(xué)模擬、傳熱系數(shù)數(shù)學(xué)模擬計(jì)算方法的改進(jìn)過(guò)程，并與原有方法做了比較。在此基礎(chǔ)上，提出準(zhǔn)確校核計(jì)算表面冷卻器冷器的方法，并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。（一）傳熱系數(shù)1.傳熱系數(shù)數(shù)學(xué)模擬的完善2.傳熱系數(shù)K值公式的擬合3.計(jì)算結(jié)果比較用新的K值數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法計(jì)算的傳熱系數(shù)值與原報(bào)告計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果比較見(jiàn)表2。K值計(jì)算結(jié)果比較表表2冊(cè)表冷器編兩號(hào)儉BF-9牧2-00讓4晝BF-9券2-00安4敬Ⅱ送CO3插CO7徒（巧K豆%慢）效79.2皇%正58.3慌%護(hù)75%訪75%浮K%*晃-碧表示用新獄的栗K頭值計(jì)算公理式計(jì)算結(jié)立果優(yōu)于用宏原報(bào)告提她供剖的距K漢值計(jì)算公任式計(jì)算結(jié)某果的試驗(yàn)川點(diǎn)數(shù)占整像個(gè)試驗(yàn)數(shù)請(qǐng)據(jù)的百分累比遣從億表乳2圍可以看出陷，通過(guò)改換善原有傳山熱系數(shù)公煩式模型，渾四臺(tái)表冷根器至少纏有礦58.3覆%啊以上訓(xùn)的匹K余值數(shù)據(jù)計(jì)勝算精度高男于原有的陷公式模型擱，說(shuō)明了旺改善模型室的必要性請(qǐng)。未（二）接皆觸系數(shù)武接觸系數(shù)瘋計(jì)算的準(zhǔn)析確性，是組影響表冷遇器冷量校怠核計(jì)算結(jié)狠果的重要誘因素。賓1表.煤接觸系數(shù)寶公式末2球.并接觸系數(shù)檢值公式的鄉(xiāng)擬合附接觸系畏數(shù)濁ε冷值數(shù)學(xué)模掘型和計(jì)算極方法計(jì)算挑的卻ε鋪值與用原其報(bào)告計(jì)算靠公式計(jì)算稼結(jié)果比較既見(jiàn)泛表銜3招。谷ε難值計(jì)算結(jié)村果比較累表壤襲表鉛3脾表冷器編揭號(hào)乘BF-9斗2-00辣4欲Ⅰ商BG-9昏2-00僵4膽Ⅱ幅CO3賊007駝ε前A%*玻功ε看B%*丹100%固67%搶營(yíng)100%另75%傾思100%拉40%疊稼100%架60%愧推*見(jiàn)ε晝A費(fèi)%災(zāi)，竹ε恐B%吳-少分別表示喝干溫工況轎，用新慨的劈ε移值計(jì)算公陽(yáng)式，計(jì)算察結(jié)果優(yōu)于劑用原報(bào)告濕提供猜的避ε稈值計(jì)算公茫式計(jì)算結(jié)潑果的試驗(yàn)麗點(diǎn)數(shù)占整獵個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)贏數(shù)的百分中比抗從著表香2歷可以看出盼：馳1覆.蒼干工況條除件下，用核新的接觸餅系數(shù)數(shù)學(xué)產(chǎn)模型計(jì)算遷的結(jié)捷果坦100素%看優(yōu)于用原罪報(bào)告公式螺計(jì)算的數(shù)蹈據(jù)結(jié)果。腸2戰(zhàn).親濕工況條答件下，用胡新的接觸遞系數(shù)數(shù)學(xué)焰模型計(jì)算慰結(jié)果，在忙四臺(tái)樣機(jī)爆中沸，昌40寒%購(gòu)以上結(jié)果夸優(yōu)于用原拿報(bào)告公式沙計(jì)算結(jié)果腹。勵(lì)（三）冷焦量校核計(jì)必算方法稿1托.淋校核計(jì)算艷方法各熱交換效很率法是目突前校核計(jì)招算中較理遵想的方法各。本文提動(dòng)出的方法辛，是在熱母交換效率攀法的基礎(chǔ)圖上，通過(guò)輔提高傳熱比系數(shù)，接鐘觸系數(shù)的斃計(jì)算精度張。增加判辭斷選擇，熱克服原有臟方法干工所況無(wú)法計(jì)勢(shì)算，濕工易況計(jì)算偏券差大的缺污陷，從而依實(shí)現(xiàn)在表豎冷器全部堅(jiān)試驗(yàn)范圍咽內(nèi)達(dá)到冷拴量校核計(jì)皮算誤差乎＜掃5拐%騙的目標(biāo)。渠新的計(jì)算錘方法優(yōu)于抹其它方法材方要表現(xiàn)瘋在以下幾餅點(diǎn)：短1羊）新方法塑中，對(duì)傳旁熱系數(shù)的欠數(shù)學(xué)模擬侵提出了新?lián)涞墓?，呢增加了空華氣密度變耀化項(xiàng)和水務(wù)速變化項(xiàng)隱、從而使俱新傍的顯k送.政值模型計(jì)堵算結(jié)果宵有湯58.3脫%趟～尼75動(dòng)%翁的數(shù)據(jù)優(yōu)帥于原有檢次測(cè)報(bào)告的夏計(jì)算結(jié)果卸。殖2碎）新方法成中，對(duì)接僚觸系數(shù)的護(hù)數(shù)學(xué)模擬鞠提出了新歷的公式，絹考慮了干養(yǎng)、溫兩種芝情況，從真而使新簽的抓ε顯值模擬計(jì)濫算結(jié)果，梯在干工況雪時(shí)雕100市%粉的數(shù)據(jù)結(jié)忍果優(yōu)于原霞檢測(cè)報(bào)告狗的計(jì)算結(jié)林果，在濕口工況時(shí)歇，商4射0肆～數(shù)75讓%怠的數(shù)據(jù)優(yōu)工于原有檢但測(cè)報(bào)告的凈計(jì)算結(jié)果蒙。陣3旦）新方法酒中，在用寇程序初步顧試算時(shí)，各增加了干供、濕工況磨的判斷，默即當(dāng)計(jì)算矛的析濕系仇數(shù)鍬ξ黎≥遼1.哈5遭時(shí)，選擇憲濕工況接炊觸系數(shù)公盡式，甲當(dāng)懂ξ就＝糠1.0報(bào)5井時(shí)，選擇躁干工況接摩觸系數(shù)公壺式，從而話使校核計(jì)矮算范圍包驗(yàn)含干工況券。眨4尺）新方法命中，為使咐計(jì)算結(jié)果昂在滿足冷勢(shì)量偏差奏＜懷5矮%拾的同時(shí)，膠空氣出口撇狀態(tài)也能捆最接近地鄰反映試驗(yàn)炒時(shí)空氣的紫參數(shù)，在馳疊代判斷垮的依據(jù)上嫁，選取出絡(luò)口干球溫咐度計(jì)算溫賴度偏差的殿絕對(duì)值支為拾≤陳0.0擋2艙℃咱，克服了拴原有熱交伍換交率法謊中，以熱意交換效率蹦的計(jì)算比茶較值做為慎疊結(jié)束的貓判斷，容執(zhí)易造成冷結(jié)量偏差雖扮小，但空遵氣出口狀群態(tài)參數(shù)相陣差較大的姜問(wèn)題?？尤?、結(jié)論勿：登1.閱兄本課題在趣總結(jié)分析式國(guó)內(nèi)外已字有表冷器諷計(jì)算方法繞的基礎(chǔ)上甜，通過(guò)提圾高傳熱系擦數(shù)和接觸話系數(shù)試驗(yàn)問(wèn)公式精度俘，在熱交漂換效率法榨的基礎(chǔ)上扛，提出