水冷式表冷器熱工計(jì)算新方法

水冷式表冷器熱工計(jì)算新方法張建林;鄧小龍【摘要】在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)資料提出了一種新的表冷器熱工計(jì)算方法.該方法以線性相關(guān)性較好的傳熱系數(shù)及析濕系數(shù)的試驗(yàn)公式為依據(jù)，通過(guò)假定水流速進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算，經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，證明具有較高的精度.【期刊名稱】《建筑熱能通風(fēng)空調(diào)》【年(卷)，期】2015(034)002【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P62-64)【關(guān)鍵詞】表冷器;試驗(yàn)公式;熱工計(jì)算【作者】張建林;鄧小龍【作者單位】江陰精亞集團(tuán)有限公司;江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院【正文語(yǔ)種】中文表冷器是空調(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。目前，水冷式表冷器校核性熱工計(jì)算的方法有多種，其中計(jì)算準(zhǔn)確度較高的方法當(dāng)算干球溫度效率法，該方法通過(guò)下列方程組進(jìn)行計(jì)算：式中：￡1為熱交換效率系數(shù)；￡2為接觸系數(shù)；t1為空氣初狀態(tài)干球溫度；ts1為空氣初狀態(tài)濕球溫度；i1為空氣初狀態(tài)焓值；t2為空氣終狀態(tài)干球溫度；ts2為空氣終狀態(tài)濕球溫度；cp為空氣定壓比熱；i2為空氣終狀態(tài)焓值；tw1為冷水初溫;tw2為冷水終溫；W為冷水量；3為水流速；Q為冷量；G為風(fēng)量；Vy為迎面風(fēng)速代為析濕系數(shù)；A、B、B、y、m、n為由實(shí)驗(yàn)得出的系數(shù)、指數(shù)。上述方程組中K是試驗(yàn)得出的試驗(yàn)公式，此種形式回歸出的試驗(yàn)公式有一定的缺陷，文獻(xiàn)［1］中對(duì)此有專門的分析；同時(shí)根據(jù)熱交換理論，對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的表冷器而言，接觸系數(shù)￡2應(yīng)是表冷器迎面風(fēng)速和排數(shù)的函數(shù)，即￡2=f(Vy,N),其中N為表冷器排數(shù)，因此當(dāng)表冷器結(jié)構(gòu)及排數(shù)一定后，其接觸系數(shù)應(yīng)只與迎面風(fēng)速有關(guān)，而與其他參數(shù)無(wú)關(guān)(如進(jìn)風(fēng)溫濕度，進(jìn)水溫度，水流速等)。但大量的分析表明，由于接觸系數(shù)￡2的式(2)中空氣側(cè)放熱系數(shù)a是根據(jù)傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)公式取a=AVym求出的，這種定￡2的方法誤差是很大的，這在文獻(xiàn)［2］中有過(guò)專門的分析。本文作者通過(guò)熱工性能測(cè)試臺(tái)也對(duì)上述結(jié)論也進(jìn)行了多次的試驗(yàn)驗(yàn)證，表1為其中一組測(cè)試數(shù)據(jù)。從表1數(shù)據(jù)中可以看出，對(duì)一定結(jié)構(gòu)與排數(shù)的表冷器當(dāng)其迎面風(fēng)速不變，而改變其進(jìn)風(fēng)側(cè)參數(shù)后，其接觸系數(shù)￡2將發(fā)生變化，說(shuō)明接觸系數(shù)￡2并不完全符合熱交換理論，因此若采用￡2=f(Vy,N)的試驗(yàn)公式形式，將會(huì)對(duì)表冷器熱工計(jì)算帶來(lái)較大的誤差；而根據(jù)文獻(xiàn)［3］，接觸系數(shù)￡2試驗(yàn)回歸公式可表達(dá)為，但經(jīng)驗(yàn)證，該試驗(yàn)公式線性相關(guān)性仍較差，一般小于0.85，故仍無(wú)法保證計(jì)算的準(zhǔn)確度。為此，本文采用了一種新的表冷器熱工計(jì)算新方法，該法無(wú)需接觸系數(shù)的試驗(yàn)公式，而是采用文獻(xiàn)［3］中推薦的精度較高、線性相關(guān)性較好的表冷器析濕系數(shù)及傳熱系數(shù)試驗(yàn)公式進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算。即通過(guò)正交試驗(yàn)法，表冷器傳熱系數(shù)K的試驗(yàn)公式可表達(dá)為表冷器析濕系數(shù)E的試驗(yàn)公式可表達(dá)為式中：A、c、m、n為由實(shí)驗(yàn)得出的系數(shù)、指數(shù)；T為溫度準(zhǔn)則，T=(t1-ts1)/(t1-twl)。下面通過(guò)示例對(duì)該法的計(jì)算過(guò)程加以說(shuō)明。已知：表冷器長(zhǎng)度為700mm，厚度為66mm，高度為203mm，波紋片片間距2.2mm，排數(shù)3排，表面管數(shù)8根，郵.52通水管管數(shù)為3根，進(jìn)風(fēng)干球溫度27°C,進(jìn)風(fēng)濕球溫度19.5°C，風(fēng)量為630m3/h，進(jìn)水溫度7°C,進(jìn)出水溫差為5°C,大氣壓力為101325Pa，求空氣的出口參數(shù)及表冷器的冷量、水量。經(jīng)回歸試驗(yàn)，該結(jié)構(gòu)表冷器傳熱系數(shù)及析濕系數(shù)試驗(yàn)公式如下：K=32.91Vy0.43E0.67w0.26代=2.99e-2.1TVy-0.0330.13。對(duì)該機(jī)組表冷器基本參數(shù)計(jì)算如下：水通路總面積Sw=0.000208m2;迎風(fēng)面積Fy=0.142m2;傳熱面積F=7.9m2;迎面風(fēng)速Vy=1.23m/s；空氣質(zhì)量流量G=0.21kg/s;進(jìn)口空氣焓值i1=55.35kJ/kg。假定表冷器通水管內(nèi)水流速w為0.8m/s(—般w范圍在0.6~1.8m/s之間)，則冷水量W=wxSwxr0=0.166kg/s(r0為冷水密度，取1000kg/m3);溫度準(zhǔn)則T=(t1-ts1)/(t1-tw1)=0.375;析濕系數(shù)E=2.99e-2.1TVy-0.03w0.13=1.31;傳熱系數(shù)K=32.91Vy0.43輯.67w0.26=40.68W/(m2°C);傳熱單元數(shù)B=KF/EGcp=1.16;水當(dāng)量比y云Gcp/Wcw=0.4;全熱交換效率￡1=(1-e-&(1-Y))/(1-ye-P(1-Y))=0.63o則出口干球溫度t2=t1-￡1(t1-tw1)=14.4C，出口空氣焓值i2=i1-Ecp(t1-⑵=38.68kJ/kg;冷量Q=G(i2-i1)/1000=3.5kW。供回水溫度At為5C時(shí)，實(shí)際水流量W’=3600Q/Atcw=602kg/h,則實(shí)際水流速w’=W/(Swxr0x3600)=0.804m/s。由于|w'-w|v0.005，說(shuō)明假設(shè)的w合適，如不合適，應(yīng)重新假設(shè)。根據(jù)出口空氣的干球溫度、焓值及大氣壓力可以求得出口空氣的濕球溫度為13.65C。則計(jì)算結(jié)果為：t2=14.4°C,ts2=13.65°C;Q=3.5kW=602kg/h。根據(jù)計(jì)算新方法，編制程序進(jìn)行計(jì)算，軟件流程圖如圖1所示。為驗(yàn)證該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，筆者利用本公司熱工性能測(cè)試臺(tái)進(jìn)行了多次試驗(yàn)，并將實(shí)測(cè)值與計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比(見(jiàn)表2)。熱工性能測(cè)試臺(tái)試驗(yàn)流程如圖2所示，其中水流量測(cè)試儀器型號(hào)為HPLUGB-328P2，精度0.5級(jí)；干/濕球溫度測(cè)試儀器型號(hào)為WE700，精度±0.UC/±2%；水溫測(cè)試儀器型號(hào)為WQ101，精度士0.UC;風(fēng)速測(cè)試儀器型號(hào)為JCYB-2000A，精度0.5級(jí)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明本計(jì)算方法：1）計(jì)算的準(zhǔn)確度較高，經(jīng)大量的試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比，超過(guò)95%的測(cè)試數(shù)據(jù)其計(jì)算冷量值與實(shí)測(cè)冷量值誤差＜±5%,其余的誤差不超過(guò)±8%。2）適用范圍較廣，尤其在表冷器進(jìn)出水溫差是大溫差（如8~10C）及冷水進(jìn)水溫度不是常規(guī)的7C時(shí)，仍能保持較高的計(jì)算精度，而且該方法也適用于表冷器干工況時(shí)的計(jì)算。3）試驗(yàn)公式容易獲得，由于采用正交試驗(yàn)回歸K及E的試驗(yàn)公式，因此對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的表冷器而言，根據(jù)文獻(xiàn)[3],只需做16組試驗(yàn)就可以回歸出相應(yīng)的試驗(yàn)公式，大大提高了工作效率。本文提出了一種新的表冷器熱工計(jì)算方法。該方法以線性相關(guān)性較好的傳熱系數(shù)及析濕系數(shù)的試驗(yàn)公式為依據(jù)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，計(jì)算方便，工作效率大大提高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了