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摘要：空調(diào)工程廣泛應(yīng)用的風機盤管的制冷能力都是在標準工況下給出的，當室內(nèi)的設(shè)計參數(shù)發(fā)生變化時，風機盤管制冷能力的計算是工程上一個現(xiàn)實問題。本文試圖避免表冷器傳統(tǒng)的繁瑣計算，應(yīng)用廠方給出風機盤管的已知數(shù)據(jù)，并在工程精度要求的范圍內(nèi)作一定的假設(shè)，提出對風機盤管在非標準工況下計算制冷能力的一種方法。

關(guān)鍵詞：標準工況非標準工況等價干工況

一．標準工況

現(xiàn)時的生產(chǎn)廠表明風機盤管的制冷能力都是在下列工況下給出的：

供水溫度7℃；回水溫度12℃

處理空氣的初狀態(tài)：干球溫度27℃；濕球溫度19.5℃

上述工況被認定為各生產(chǎn)廠提供風機盤管制冷能力的統(tǒng)一數(shù)據(jù)，稱為標準工況，同時生產(chǎn)廠的樣本中還提供了風機盤管的排數(shù)、迎風面積、使用壓力等構(gòu)造特性。

當空調(diào)房間要求的室內(nèi)參數(shù)變化時，即風機盤管入口的空氣狀態(tài)發(fā)生變化，此時風機盤管的制冷能力為多少？如圖1所示，a點為標準工況，經(jīng)風機盤管處理后到達b點。若L為風機盤管的送風量，則風機盤管的制冷能力應(yīng)為Q=1.2L(ia-ib)，一般來說。這個數(shù)據(jù)是從生產(chǎn)廠試驗臺上得到的?，F(xiàn)在的問題是，若處理的空氣初狀態(tài)變?yōu)?點，如何計算風機盤管的制冷能力？目前生產(chǎn)廠提供的產(chǎn)品樣本確實載有幾種不同空氣初狀態(tài)下的制冷能力，這些數(shù)據(jù)都是在一定的假設(shè)條件下采用表冷器傳統(tǒng)繁瑣的理論公式換算得到，或者各生產(chǎn)廠彼此參考借用得到，即使如此，也只限在一定范圍。例如當前超高標準的實際工程中要求室內(nèi)的干球溫度為23℃甚至22℃（相對濕度φ=60%）時，就無法從樣本上查到了。因此，設(shè)計工程師需要找出一種簡便的方法來計算風機盤管在處理不同空氣狀態(tài)下的制冷能力。

二．一個假設(shè)

本文試圖根據(jù)生產(chǎn)廠提供標準工況的已知資料計算非標準工況下風機盤管的制冷能力，遇到的一個關(guān)鍵問題是確定c點（見圖1）的溫度tc?！犊諝庹{(diào)節(jié)設(shè)計手冊》將tc定義為表冷器外表面平均溫度；而tc在《空氣調(diào)節(jié)》教材中定義為表冷器在理想條件下工作時空氣終狀態(tài)的溫度。c點位于i-d圖的飽和曲線上，根據(jù)兩個定義的一致性，從宏觀上可以看成表冷器是由溫度為tc飽和狀態(tài)的空氣包圍著，由混合空氣的理論知被處理的a狀態(tài)空氣，在通過表冷器后的狀態(tài)b點必然落在ac的連線上，b點靠近c點的程度是由表冷器的換熱能力和排數(shù)決定的，并由此可計算出處理空氣狀態(tài)變化的接觸系數(shù)ε2。

tc與表冷器的進水溫度tw1和回水溫度tw2有關(guān)，若忽略銅管的熱阻，迎風面肋基的溫度tg=tw2，而后排的tg=tw1（逆交義流），用td表示肋端溫度，根據(jù)傳熱學基礎(chǔ)，近似地采用厚度相同的直肋，則其tg與td有以下關(guān)系：

°C

式中：αw─肋端的吸熱系數(shù)，W/m2·°C，對于風機盤管的迎面風速一般在Vy=1.5m/s左右，可以查出αw=17.4W/m2·°C

λ—肋片的導熱系數(shù)，W/m·°C，鋁的λ=203.5W/m·°C

δ—肋片厚度，m，目前廣泛應(yīng)用的肋片厚度為δ=0.14×10-3m

l—肋片的平均高度，m，一般采用l=20×10-3~25×10-3m

風機盤管的表冷器為三排，采用數(shù)字平均法，根據(jù)tg和td先求出肋片的平均溫度，然后再求前、后排的平均溫度即可近似地求出tc，并整理成以下計算式：

令-（1）

則-（2）

對于標準工況(tw1=7°C,tw2=12°C)采用上述數(shù)據(jù)計算結(jié)果如下：

當取l=20×10-3m時，

ch(34.95x0.02)=1.255

△t=1.21°C

tc=10.71°C

當取l=25×10-3m時，

ch(34.95×0.025)=1.408

△t=1.94°C

tc=11.44°C。

筆者到生產(chǎn)廠向技術(shù)人員了解實驗臺實測的數(shù)據(jù)，tc大致在10.5~11.5°C之間。從式（1）可知，△t與冷水的初、終溫和肋高l有關(guān)，為了簡化計算，本文將△t假定為常數(shù)并取1.5°C，從此后的大量計算中可以看出這個假定與實測數(shù)據(jù)的最大誤差不超過2%。同時，根據(jù)這個假定對各生產(chǎn)廠和各種型號的風機盤管計算的接觸系數(shù)ε2約在0.65~0.75之間，對于表冷器三排的風機盤管，這些數(shù)據(jù)是處于合理的范圍之內(nèi)。

三．等價干工況

如圖2所示，若標準工況ta、ia狀態(tài)的參數(shù)沿ac線處理到tb、ib，經(jīng)c點作等濕線cd，延長ia和ib與cd線交于A、B，則干工況A、B、c為a、b、c減濕冷卻過程中的等價干工況，其特點是：

從傳熱能力上看濕工況的傳熱系數(shù)為：

W/m2·°C-（3）

當轉(zhuǎn)變成等價干工況時，析濕系數(shù)ζ=1，其傳熱系數(shù)為：

W/m2·°C-（4）

式中：A、B、m、p、n—由實驗得出的系數(shù)，為常數(shù)

Vy—迎面風速，m/s，對于結(jié)構(gòu)特性和風量一定的風機盤管為不變值

w—在盤管內(nèi)的水流速，m/s

由式（4）可知，對于一定型號的風機盤管，只要供水量W（kg/h）不變，其Kg為一常數(shù)，亦即Kg·F不變，F(xiàn)為已知型號風機盤管表冷器的傳熱面積。因而把用標準工況的已知數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變成等價干工況后求出的Kg·F，可用在任何非標準工況的等價干工況的計算中，這就避免了為求Ks的繁瑣過程。

四．計算步驟

[例題]某生產(chǎn)廠樣本中400型風機盤管的標準工況數(shù)據(jù)如下：風量Lo=810m3/h，水量Wo=12l/min，在ta=27°C，tsa=19.5°C，tw1=7°C時的制冷能力Qa=4500W,求非標準工況下t1=24°C，ts1=17°C時的制冷能力（見圖3）。

[解]

1.計算標準工況轉(zhuǎn)變?yōu)榈葍r干工況的Kg·F值：

ia=2.9×19.5=56.55kJ/kg

ib=ia–4500x3.6/(810x1.2)=39.88kJ/kg

tw2=tw1+4500x3.6/(12x60x4.19)=12.37°C

°C

dc=6.21+0.485（11.19-7）=8.24g/kg(*)

°C

°C

°C

Kg·F=Qa/△tm

=4500/17.13=262.70W/°C

2.計算非標準工況的制冷能力Q

i1=2.9×17=49.30kJ/kg

第一次假設(shè)：tw2=tw1+3=7+3=10°C

°C

d3=6.21+0.485（10-7）=7.66g/kg

°C

qt=wox60x（tw2-tw1）x1.163

=12x60x(10-7)x1.163=2512.08W

°C

°C

qk=Kg·F·△t

=262.70x16.45=4321.42W

第二次假設(shè)：tw2=tw1+6=7+6=13°C

°C

d3=6.21+0.485（11.5-7）=8.39g/kg

°C

qt=wox60x（tw2-tw1）x1.163

=12x60x(13-7)x1.163=5024.16W

°C

°C

qk=Kg·F·△t

=262.70x8.28=2175.16W

由于qt、qk都是線性方程，在坐標紙上（見圖4）連接qt~qt和qk~qk的交點即為所求答案，tw2=11.2°C，qt=qk=3480W。

以上計算△t采用的平均溫差，若△t采用對數(shù)溫差△tm，在計算機上算出的結(jié)果為qt≈qk=3473.08W。運用計算機可以連續(xù)地計算出多個不同型號的風機盤管在非標準狀態(tài)下制冷能力的數(shù)據(jù)，供設(shè)計者選用甚是方便。計算程序的框圖如下：

現(xiàn)根據(jù)某生產(chǎn)廠樣本中所載入的數(shù)據(jù)與以上介紹的計算方法在計算機中計算出的制冷量數(shù)據(jù)對照列入表一，由表中可見，其最大誤差不超過2%。

至于非標準工況下風機盤管制熱能力的計算，由于換熱在干工況下進行，無需轉(zhuǎn)化，利用上述方法更加簡便，勿須贅述。

*注：計算式通過平均斜率法整理而得

表一（W）型號風量水量數(shù)據(jù)來源DB22℃DB23℃DB24℃DB25℃DB26℃DB27℃DB28℃

CMHLPMWB16℃WB16.5℃WB17℃WB18℃WB19℃WB19.5℃WB21℃

3006106樣本數(shù)據(jù)--21902440270028403240

程序結(jié)果1937.282067.12193.092448.682704.052833.533217.88

8樣本數(shù)據(jù)--24702760306032103680

程序結(jié)果2185.812334.722478.42765.583057.723201.123636.16

10樣本數(shù)據(jù)--26602980330034703990

程序結(jié)果2361.542520.012678.442988.53304.983456.513924.04

12樣本數(shù)據(jù)--28303170351036904250

程序結(jié)果2513.552677.922842.233178.983507.243679.574171.42

4008108樣本數(shù)據(jù)--29203260360037804320

程序結(jié)果2579.392746.882919.323258.963603.343770.384281.13

12樣本數(shù)據(jù)--34603870429045005170

程序結(jié)果3065.633269.393473.083880.244279.064482.385091.89

16樣本數(shù)據(jù)--37904240471049405680

程序結(jié)果3367.133588.023808.844250.274702.654923.125584.1

20樣本數(shù)據(jù)--40304520502052706070

程序結(jié)果3589.463825.914062.284534.835007.125243.165965.69

600108010樣本數(shù)據(jù)--38204260471049405650

程序結(jié)果3371.33592.773814.144262.9747054932.265600.63

15樣本數(shù)據(jù)--44805000555058206680

程序結(jié)果3962.844224.764486.595019.755542.715804.046587.45

20樣本數(shù)據(jù)--49105490610064107360

程序結(jié)果4362.514659.634934.045523.26102.996385.947247.83

25樣本數(shù)據(jù)--51705790644067607790

程序結(jié)果4601.344912.535206.365811.046432.676726.077640.34

800141015樣本數(shù)據(jù)--51105710632066307590

程序結(jié)果4526.144820.155123.045719.466315.396617.687514.82

20樣本數(shù)據(jù)--56906360705074008490

程序結(jié)果5045.655376.875707.986382.017043.417373.938376.98

25樣本數(shù)據(jù)--61306860761080009190

程序結(jié)果5455.635809.626163.486886.617609.37978.349053.33

30樣本數(shù)據(jù)--64107180797083809640

程序結(jié)果5701.666078.66455.437208.797961.738357.129485.45

1000181020樣本數(shù)據(jù)--680075908410883010110

程序結(jié)果6020.376423.656814.237619.998412.558814.8610008.26

25樣本數(shù)據(jù)--739082609160962011040

程序結(jié)果6549.376995.027424.68299.199157.229585.9910887.29

30樣本數(shù)據(jù)--7780870096501014011650

程序結(jié)果6906.587358.647829.628732.999654.841010611477.66

35樣本數(shù)據(jù)--80809050100401055012140

程序結(jié)果7191.347653.078136.989082.0410026.5410509.7611936.21

1200215025樣本數(shù)據(jù)--83509330103401085012440

程序結(jié)果7390.37894.388382.119356.961033110817.7112292.84

30樣本數(shù)據(jù)--88309870109501150013200

程序結(jié)果7839.78351.528882.389905.0810946.2411456.9213026.3

35樣本數(shù)據(jù)--921010300114301201013810

程序結(jié)果8180.728732.619266.3210351.1911435.3411977.1513601.49

40樣本數(shù)據(jù)--952010650118301243014300

程序結(jié)果8475.289035.089594.7110713.4611831.5412390.3214065.64

DB-干球溫度WB-濕球溫度

參考文獻

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