第八章空氣冷卻系統(tǒng)

管壁

冷劑側(cè)。蒸發(fā)式表面冷卻器熱量傳遞空氣側(cè)

空氣飽和層

水膜層空氣狀態(tài)的變化：失去熱量H1d1H2d2第一節(jié)空氣在表面式空氣冷卻器中的狀態(tài)變化一、當(dāng)表面溫度為tb時(shí)，空氣的狀態(tài)變化顯熱平衡——空氣1 2?？諝馐駸幔?GCp

dt

（為空氣傳給了冷表面的熱量）=(t

-

)

dF

aw

tbtbpw-

Gdt

=(t

-

)

dFaC（1）積分2021/7/112。式中a

w

——空氣側(cè)干工況放熱系數(shù)；

tb——潮濕表面溫度；

G——空氣質(zhì)量流量；

Cp——濕空氣比熱；

t——空氣中干球溫度FCpw￠

G=ln

t

1

-

t

b

at

-

t

b（2）式中F——傳熱面積。2021/7/113潛熱平衡：空氣失去潛熱1000d-

gG dx

=

-gG

d空氣把該部分熱量傳給冷表面（傳質(zhì)）s

dF(d

-db)

g=sdF(x-xb)g

-G

dx

g=s

g(x-xb)dF

（3）積分xb-sdx=s(x-

)dFGx

xbx

-

x-=

s

F

1

bln（4）式中x——空氣含濕量；s

——傳質(zhì)系數(shù)。2021/7/114由路易士關(guān)系式pws

=

a

/

C=

x1

-

xbx

-

xb可得到：t1

-

t

bt

-

t

b（5）——兩點(diǎn)式直線公式。2021/7/115結(jié)論：（1）變化過程為直線變化，空氣在表面式冷卻器中的狀態(tài)變化規(guī)律為直線變化；（2）冷卻越完全2點(diǎn)越靠近b點(diǎn)。（b點(diǎn)為完全冷卻狀態(tài)）變化：DH

=H

2

-H

1

0Dd

=d2

-d1

0（3）過程輻射線e

=(H

2

-H1)/(d2

-d1)

02021/7/116二、空氣經(jīng)過空氣冷卻器時(shí)，空冷器表面溫度的變化規(guī)律熱平衡：空氣放出熱量dQ

=a

w

(t

-

tb

)dFdQ=s

(H

-Hb)dFbp(H

-

H

)dFC

￠=

a

w2021/7/117制冷劑吸收壁面的熱量t

tki(b

0-

)dFdQ

=t式中ki——經(jīng)水層、金屬壁、制冷劑層的傳熱系數(shù)；——肋化系數(shù)。t

at

-tH

-

Hb

=

ki

Cpb

0

w即k C

￠i

pt

a

w=tb

-t0H

-

Hb式中

Hb——濕表面溫度為tb時(shí)的飽和空氣含熱量。2021/7/118濕球溫度表示焓值，則H

?

2.93tsts——濕球溫度。k

Ci

pw￠2

.

93

ta=t

b

-

t

0t

s

-

t

sb令)Cp1/j

=

2.93ta

w

/(ki∴=

1

/

jt

b

-

t

0t

s

-

t

sb(0t

tt

tsbsb-

)+=1j2021/7/119假如進(jìn)入管壁表面的空氣濕球溫度為tsx(0tt

tsbsxbx-t

)=

+1j結(jié)論：在空氣流動(dòng)的方向上，冷卻器各管壁面溫度隨空氣的濕球溫度的下降而下降。2021/7/1110三、空氣經(jīng)過表面式空冷器后的狀態(tài)變化規(guī)律1-2-3-4實(shí)際為一條曲線，簡(jiǎn)化如下圖：

tb為平均壁面溫度，稱為機(jī)器露點(diǎn)。2021/7/1111分析：（1）管排數(shù)多k

t

tkiib

0接近機(jī)器露點(diǎn)，但傳熱效率越來越低。

1

?fi

接近于fl

或（2）tb的溫度方法：減小壁厚，或l（材質(zhì)系數(shù)）?—選材：鋁、銅管（3）曲線狀態(tài)①曲線的彎曲程度取決于j

值；②曲線的傾斜程度則取決于蒸發(fā)溫度t0，t0越低，曲線傾斜度越小，去濕越強(qiáng)。2021/7/1112第二節(jié) 空氣冷卻器的特性參數(shù)-

）H

HQ

=

G（1

2極限值：H

HQb-

）=

G（1max一、接觸系數(shù)（冷卻效率）QQ=

H1

-

H

2

H1

-

Hbmax極限值CF

=實(shí)際值=二、旁通系數(shù)三、結(jié)論CF

?fiBF

=1-CF

=

H

2

-

HbH1

-

HbBF

flfi

熱交換越完善，冷卻效率越高。2021/7/11132021/7/1114第三節(jié) 蒸發(fā)溫度的確定一、車內(nèi)空氣狀態(tài)變化范圍角系數(shù)ε的變化e

=Q

/WQ

=

Q

+Q

+Q

+Q

+Q1

2

3

4

5式中Q1、Q2——室內(nèi)外溫差和太陽輻射傳入車內(nèi)的熱量；Q3——車內(nèi)旅客散發(fā)的顯熱量；（kJ/h）

Q4——車內(nèi)旅客散發(fā)的潛熱量；（kJ/h）

Q5——用電設(shè)備散發(fā)的熱量。

（kJ/h）419+

QQ

+

Qe

=

1

2 5

+n

g

g式中g(shù)=78g/h.人（每名旅客每小時(shí)散發(fā)的水汽量）MAXW

=0，e

=+￥（無定員）emin

=

419

/

g

?

5372∴

emin

e

emax，即5372<ε<+∞余濕W

=

n

g一般地，車內(nèi)tB=20-30℃Q

+Q

=

n

4193

4式中n——旅客定員數(shù)。2021/7/1115結(jié)論：車內(nèi)空氣的變化范圍：在曲邊三角形B-1-2-B范圍內(nèi)；送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)n一定在該三角形內(nèi)；送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn) 空氣冷卻器的出口處空氣狀態(tài)。H-n的連線為室外空氣經(jīng)過冷卻器后的狀態(tài)變化直線，沿直線的延長(zhǎng)線與100%濕度線相交點(diǎn)就為空冷器的機(jī)器露點(diǎn)tb。蒸發(fā)溫度：t0

=tb

-(ts

-tb)/j2021/7/11162021/7/1117第四節(jié) 再循環(huán)空氣的混合方式首先看看沒有回風(fēng)空氣的處理過程：n B

必須滿足下列方程Q

=（H

B

-

Hn

GH）全W

=

G（d

-

d

）H

B

n全熱平衡濕平衡

顯熱平衡C

t

tp

B

n（

-

）Q

=

GHx式中

Q

G

——新風(fēng)量。全——車內(nèi)多余的余熱；H經(jīng)過空氣處理過程為：HnG（H

H

-

Hn）=

Q

fi被空氣冷卻器吸收?；仫L(fēng)：意味著節(jié)能。一、冷卻前一次混合（先混合再冷卻）混合點(diǎn)C能量守恒G

H

G

H

HH

H

C

回

C

B（

-

H

）= （

-

）G（dHH-d

）=G（d

-d

）C

回

C

Bn點(diǎn)的確定ii5i

=1e

=

Q

/

W5i

=1i（H

B

-

Hn）（GH

+

G

）=

Q回（d

B

-

d

n）（GH

+

G

）=

W

i回xH

回

P

B

n顯熱平衡：（G

+G

）C

（t

-t

)

=

Q2021/7/1118二、冷卻后的一次混合（先冷卻再混合）各點(diǎn)的確定：n點(diǎn)、C2點(diǎn)的確定52i=1iHBQG

GH

HC+

）=-

）（（回?zé)崞胶鉂衿胶釽Qii/（d

B

-dC

）（GH

+G回）=Wi25i=1e

=顯熱平衡G

G

C

t

tQCH

回

P

Bx+

）

（

-

）2=（n點(diǎn)：由混合方程得到回

BH

n2

2-

d

C

）G

（d

C

-

d

）=

G

（d回

BH

n2

2G（HC

-H

）=G（H

-HC

）2021/7/1119三、二次循環(huán)混合方式

C1點(diǎn)的確定：G

H

H

G

HB（

-

）=

（

-H

）H

H

C1

回1

C1G（d

-d

）=G（d

-d

）H

H

C1

回1

C1

Bi5i=1C點(diǎn)的確定：e

=Q

/W2顯熱平衡G

G

G

C

t

tQxH

回1

回2

P

B

C2+

+

） （

-

）=（5i=1i全熱平衡（GH

+G回1

+G回2）（H

B

-HC

2）=Q濕平衡G

G

G

dB-

d

）=

W+

+

）（（C

2H

回1

回2n點(diǎn)的確定：）（（G

H

H

G

G

H

HnHB-

）-

）=（

+C

2回1C

2回2G

（dnHB+G

）（d

-

d

）-

d

）=（GC

2回1C

2回22021/7/1120第五節(jié) 制冷裝置的冷負(fù)荷計(jì)算一、制冷負(fù)荷7650

iQ

=

Q

+

Q

+Qi=17i=1i=

Q=Q

+Q

+Q

+Q

+Q

+Q

+Q1

2

3

4

5

6

7G

H

HQ

QH

BH-

）+

=

（76——新風(fēng)帶入的顯熱和潛熱Q

=

KF（tH

-tB）1Q2——太陽輻射熱Q

、Q

=

n

q

——人體散熱3

4Q5——設(shè)備散熱2021/7/1121二、Q

在H-d圖上的表示0H

n是在空氣冷卻器中放出的熱量QG

H

HH

H

n0Q

=（

-

）=1、先混合后冷卻G

G

H

HQnCH

回-

）+

）（=（02021/7/11222、先冷卻后混合HH

HnH-

）Q

=

G（03、二次混合）（H