空調(diào)機(jī)組盤管段輔助設(shè)計(jì)研究

 

關(guān)鍵字：表冷器帶水問(wèn)題VB

 

1引言在空調(diào)箱的設(shè)計(jì)中，表冷器的選擇是盤管段設(shè)計(jì)的主要工作環(huán)節(jié)。對(duì)于表冷器的熱工計(jì)算研究較多，計(jì)算方法也較成熟。而對(duì)于其水力計(jì)算相對(duì)粗糙，通常只是采用一些由標(biāo)準(zhǔn)試件在標(biāo)準(zhǔn)工況下得出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，似乎盤管的水阻力只與水流速有關(guān)，與盤管的有效長(zhǎng)度、水環(huán)路方式無(wú)關(guān)[1]-[2]。由于對(duì)表冷器后帶水問(wèn)題的重視不夠，在是否加設(shè)擋水板上存在著一定的盲目性，這有可能導(dǎo)致兩種不當(dāng)情況出現(xiàn)：在帶水影響較輕的情況下不必要地加設(shè)了擋水板，人為增大了阻力；在帶水影響較嚴(yán)重的情況下沒有加設(shè)擋水板，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。本文就這些問(wèn)題展開討論，并用VB編制了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序。2盤管段的熱工計(jì)算該部分主要包括設(shè)計(jì)性計(jì)算和校核性計(jì)算。熱工計(jì)算的方法很多，雖然有些方法可以用于手算，方便快捷，但畢竟計(jì)算精度不高，這里采用了文獻(xiàn)[3]介紹的方法，不僅計(jì)算精度高，還可直接用于各種工況下的計(jì)算。在設(shè)計(jì)計(jì)算中由已知條件解出接觸系數(shù)后初步確定表冷器型號(hào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多種型號(hào)滿足要求的情形，此時(shí)應(yīng)加以人工選擇，也可以將所有初步符合設(shè)計(jì)條件的型號(hào)全部進(jìn)行計(jì)算，借助于VB提供的表格控件將計(jì)算結(jié)果顯示在界面中，由設(shè)計(jì)人員決定取舍。但無(wú)論選擇那種方式，在根據(jù)計(jì)算迎風(fēng)面積確定標(biāo)準(zhǔn)迎風(fēng)面積時(shí)都要求事先設(shè)置往上取值（取大）還是往下取值（取�。�。設(shè)計(jì)完成之后對(duì)保留的表冷器型號(hào)再進(jìn)一步做校核計(jì)算，最終由最優(yōu)指標(biāo)（如所耗冷量、經(jīng)濟(jì)性等）決定表冷器的取舍。3水阻力計(jì)算表冷器的阻力計(jì)算，通常用由實(shí)驗(yàn)試件得出的實(shí)驗(yàn)公式=（,n為實(shí)驗(yàn)系數(shù)和指數(shù)，為支管平均水流速）確定。該實(shí)驗(yàn)公式反映了實(shí)驗(yàn)試件的水阻力特性，當(dāng)表冷器的管長(zhǎng)、聯(lián)箱直徑、彎頭數(shù)與實(shí)驗(yàn)試件相差較大時(shí)，用此公式得出的水阻力計(jì)算結(jié)果往往較實(shí)際阻力值相差很多，從而造成選用的水泵揚(yáng)程偏小，可能影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。表冷器的阻力除與管內(nèi)流速有關(guān)外，還與盤管的管長(zhǎng)、聯(lián)箱直徑和彎頭數(shù)有關(guān)。因此，水阻力應(yīng)由三部分構(gòu)成：直管段阻力、彎頭段阻力和進(jìn)出口聯(lián)箱段的阻力。由于盤管的各支管間是并聯(lián)聯(lián)結(jié)的，其阻力值基本相等，因此只需計(jì)算一根支管的阻力值即可。直管段和彎頭段的阻力可以直接應(yīng)用流體力學(xué)知識(shí)求得。聯(lián)箱段由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接頭部分的局部阻力損失，沒有現(xiàn)成公式可以應(yīng)用，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)和無(wú)因次準(zhǔn)則方程相結(jié)合的方法來(lái)確定[2]。表冷器的阻力計(jì)算公式可表示為：=其中，m為行程數(shù)，l為單根直管段的長(zhǎng)度（m），d為管內(nèi)徑（mm），V為管內(nèi)水流速（m/s），λ、分別為沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)，為水的動(dòng)力粘性系數(shù)（m2/s），Q為支管流量（m3/s），D為聯(lián)箱的內(nèi)徑（m），ε（=lgEu/lgRe）為聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)，n為支管數(shù)。4表冷器后帶水問(wèn)題研究隨著空調(diào)系統(tǒng)的大型化，表冷器后帶水問(wèn)題變得越來(lái)越重要。目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家處理帶水問(wèn)題的方法是，當(dāng)迎面風(fēng)速大于2.5m/s時(shí)，設(shè)置擋水板，而沒有考慮其他因素對(duì)帶水的影響。實(shí)際上，除了迎面風(fēng)速外，表冷器的析水量、表冷器高度、機(jī)組余壓和盤管肋片片間距等因素對(duì)表冷器后帶水問(wèn)題也有重要影響。文獻(xiàn)[1]對(duì)這些影響因素進(jìn)行了分析，本文嘗試在此基礎(chǔ)上對(duì)影響帶水的若干因素進(jìn)行進(jìn)一步分析。表冷器后帶水的影響不僅與表冷器的析水總量有關(guān)，還應(yīng)該與表冷器的管排數(shù)和迎風(fēng)面積有關(guān)，管排數(shù)愈大或迎風(fēng)面積愈大，表冷器后帶水的嚴(yán)重性就愈小，因此表冷器后帶水的影響應(yīng)與單位管排數(shù)單位迎風(fēng)面積的凝結(jié)水量成正比，凝結(jié)水總量由表冷器的進(jìn)風(fēng)狀態(tài)參數(shù)和出風(fēng)狀態(tài)參數(shù)確定；表冷器高度愈高，表冷器后帶水的嚴(yán)重性就愈大，因此，表冷器后帶水的影響應(yīng)與表冷器高度成正比；表冷器后帶水的影響還與迎面風(fēng)速和機(jī)組余壓有關(guān)。為綜合考慮以上諸因素對(duì)帶水的影響，并比較不同空調(diào)機(jī)組的表冷器后帶水的差異程度，引進(jìn)無(wú)量綱量X，這里不妨稱之為帶水影響因子。式中、、、分別為無(wú)量綱迎面風(fēng)速、單位管排數(shù)單位迎風(fēng)面積析水量、表冷器高度和機(jī)組余壓；α、β分別反映了迎面風(fēng)速和機(jī)組余壓對(duì)帶水問(wèn)題的影響程度，其值應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)概念，可以將帶水的嚴(yán)重程度分為較輕、一般、嚴(yán)重三級(jí)，這三級(jí)分別對(duì)應(yīng)于無(wú)須設(shè)擋水板、應(yīng)加設(shè)擋水板、應(yīng)加設(shè)擋水板并增加擋水板與表冷器間距離，這三級(jí)同時(shí)與X值的變化范圍相對(duì)應(yīng)。該因子可以為設(shè)計(jì)人員解決帶水問(wèn)題提供參照，當(dāng)X值對(duì)應(yīng)于嚴(yán)重級(jí)時(shí)或當(dāng)X中的一個(gè)量如Xp應(yīng)用戶要求加大時(shí)，可以設(shè)法減小其它一個(gè)或幾個(gè)影響因子。以下是筆者利用輔助程序?qū)�兩種空氣處理機(jī)組（均為6排）所做的算例：A機(jī)組為新風(fēng)工況，B機(jī)組為回風(fēng)工況時(shí)，假設(shè)將空氣統(tǒng)一處理至。輸入各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算，結(jié)果見表2。（以A型號(hào)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)做無(wú)量綱化）兩種型號(hào)機(jī)組參數(shù)值表1型號(hào)風(fēng)量(m3/h)迎面風(fēng)速(m/s)機(jī)外余壓(Pa)額定冷量(kw)寬(mm)高(mm)A200002.18400357.917041495B175102.5572158.719541183兩種型號(hào)機(jī)組帶水影響因子比較表2型號(hào)帶水影響因子XA11111B0.711.1470.7910.4781.43考慮到動(dòng)壓與迎面風(fēng)速的平方成正比，在計(jì)算時(shí)α取2，β取1。由上表可以看出，雖然A型號(hào)機(jī)組迎面風(fēng)速小于B型號(hào)機(jī)組迎面風(fēng)速（2.5m/s），但A型號(hào)機(jī)組帶水影響程度要大于B型號(hào)機(jī)組，這也說(shuō)明要解決帶水問(wèn)題不能簡(jiǎn)單的只考慮迎面風(fēng)速的大小。當(dāng)然，α、β的取值乃至模型的正確與否還有待實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。5結(jié)束語(yǔ)不僅迎面風(fēng)速對(duì)表冷器后帶水問(wèn)題有重要影響，表冷器的析水量、表冷器高度、機(jī)組余壓等因素對(duì)其也有影響；帶水影響因子的引進(jìn)，為設(shè)計(jì)人員解決帶水問(wèn)題提供比較和啟發(fā)；表冷器的熱力、水力和帶水問(wèn)題的計(jì)算對(duì)空調(diào)機(jī)組盤管段的設(shè)計(jì)是有益的。參考文獻(xiàn)⑴郁惟昌.暖通空調(diào),2002,32(6):34～36

 

⑵許金鋒,張恩澤.全國(guó)暖通空調(diào)制冷2000年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，671～674

 

⑶薛殿華.空氣調(diào)節(jié).北京：清華大學(xué)出版社,1991