空調(diào)機組盤管段輔助設(shè)計研究

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簡介：在空調(diào)箱的設(shè)計中，表冷器的選擇是盤管段設(shè)計的主要工作環(huán)節(jié)。但對于其水力計算相對粗糙，通常只是采用一些由標準試件在標準工況下得出的經(jīng)驗公式進行計算，似乎盤管的水阻力只與水流速有關(guān)，與盤管的有效長度、水環(huán)路方式無關(guān)。由于對表冷器后帶水問題的重視不夠，在是否加設(shè)擋水板上存在著一定的盲目性，這有可能導致兩種不當情況出現(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；在帶水影響較嚴重的情況下沒有加設(shè)擋水板，對機組的運行產(chǎn)生不利影響。本文就這些問題展開討論，并用VB編制了計算機輔助設(shè)計程序。

  關(guān)鍵字：表冷器帶水問題VB   1引言在空調(diào)箱的設(shè)計中，表冷器的選擇是盤管段設(shè)計的主要工作環(huán)節(jié)。對于表冷器的熱工計算研究較多，計算方法也較成熟。而對于其水力計算相對粗糙，通常只是采用一些由標準試件在標準工況下得出的經(jīng)驗公式進行計算，似乎盤管的水阻力只與水流速有關(guān)，與盤管的有效長度、水環(huán)路方式無關(guān)[1]-[2]。由于對表冷器后帶水問題的重視不夠，在是否加設(shè)擋水板上存在著一定的盲目性，這有可能導致兩種不當情況出現(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；在帶水影響較嚴重的情況下沒有加設(shè)擋水板，對機組的運行產(chǎn)生不利影響。本文就這些問題展開討論，并用VB編制了計算機輔助設(shè)計程序。2盤管段的熱工計算該部分主要包括設(shè)計性計算和校核性計算。熱工計算的方法很多，雖然有些方法可以用于手算，方便快捷，但畢竟計算精度不高，這里采用了文獻[3]介紹的方法，不僅計算精度高，還可直接用于各種工況下的計算。在設(shè)計計算中由已知條件解出接觸系數(shù)后初步確定表冷器型號時，會出現(xiàn)多種型號滿足要求的情形，此時應(yīng)加以人工選擇，也可以將所有初步符合設(shè)計條件的型號全部進行計算，借助于VB提供的表格控件將計算結(jié)果顯示在界面中，由設(shè)計人員決定取舍。但無論選擇那種方式，在根據(jù)計算迎風面積確定標準迎風面積時都要求事先設(shè)置往上取值（取大）還是往下取值（取?。?。設(shè)計完成之后對保留的表冷器型號再進一步做校核計算，最終由最優(yōu)指標（如所耗冷量、經(jīng)濟性等）決定表冷器的取舍。3水阻力計算表冷器的阻力計算，通常用由實驗試件得出的實驗公式=（,n為實驗系數(shù)和指數(shù)，為支管平均水流速）確定。該實驗公式反映了實驗試件的水阻力特性，當表冷器的管長、聯(lián)箱直徑、彎頭數(shù)與實驗試件相差較大時，用此公式得出的水阻力計算結(jié)果往往較實際阻力值相差很多，從而造成選用的水泵揚程偏小，可能影響整個系統(tǒng)的正常運行。表冷器的阻力除與管內(nèi)流速有關(guān)外，還與盤管的管長、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)用流體力學知識求得。聯(lián)箱段由于結(jié)構(gòu)復雜，接頭部分的局部阻力損失，沒有現(xiàn)成公式可以應(yīng)用，只有通過實驗和無因次準則方程相結(jié)合的方法來確定[2]。表冷器的阻力計算公式可表示為：=其中，m為行程數(shù)，l為單根直管段的長度（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表冷器后帶水問題研究隨著空調(diào)系統(tǒng)的大型化，表冷器后帶水問題變得越來越重要。目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家處理帶水問題的方法是，當迎面風速大于2.5m/s時，設(shè)置擋水板，而沒有考慮其他因素對帶水的影響。實際上，除了迎面風速外，表冷器的析水量、表冷器高度、機組余壓和盤管肋片片間距等因素對表冷器后帶水問題也有重要影響。文獻[1]對這些影響因素進行了分析，本文嘗試在此基礎(chǔ)上對影響帶水的若干因素進行進一步分析。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)和迎風面積有關(guān)，管排數(shù)愈大或迎風面積愈大，表冷器后帶水的嚴重性就愈小，因此表冷器后帶水的影響應(yīng)與單位管排數(shù)單位迎風面積的凝結(jié)水量成正比，凝結(jié)水總量由表冷器的進風狀態(tài)參數(shù)和出風狀態(tài)參數(shù)確定；表冷器高度愈高，表冷器后帶水的嚴重性就愈大，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速和機組余壓有關(guān)。為綜合考慮以上諸因素對帶水的影響，并比較不同空調(diào)機組的表冷器后帶水的差異程度，引進無量綱量X，這里不妨稱之為帶水影響因子。式中、、、分別為無量綱迎面風速、單位管排數(shù)單位迎風面積析水量、表冷器高度和機組余壓；α、β分別反映了迎面風速和機組余壓對帶水問題的影響程度，其值應(yīng)根據(jù)實驗確定。根據(jù)實驗結(jié)果或經(jīng)驗，運用模糊數(shù)學概念，可以將帶水的嚴重程度分為較輕、一般、嚴重三級，這三級分別對應(yīng)于無須設(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，這三級同時與X值的變化范圍相對應(yīng)。該因子可以為設(shè)計人員解決帶水問題提供參照，當X值對應(yīng)于嚴重級時或當X中的一個量如Xp應(yīng)用戶要求加大時，可以設(shè)法減小其它一個或幾個影響因子。以下是筆者利用輔助程序?qū)煞N空氣處理機組（均為6排）所做的算例：A機組為新風工況，B機組為回風工況時，假設(shè)將空氣統(tǒng)一處理至。輸入各項參數(shù)計算，結(jié)果見表2。（以A型號參數(shù)為標準做無量綱化）兩種型號機組參數(shù)值表1型號風量(m3/h)迎面風速(m/s)機外余壓(Pa)額定冷量(kw)寬(mm)高(mm)A200002.18400357.917041495B175102.5572158.719541183兩種型號機組帶水影響因子比較表2型號帶水影響因子XA11111B0.711.1470.7910.4781.43考慮到動壓與迎面風速的平方成正比，在計算時α取2，β取1。由上表可以看出，雖然A型號機組迎面風速小于B型號機組迎面風速（2.5m/s），但A型號機組帶水影響程度要大于B型號機組，這也說明要解決帶水問題不能簡單的只考慮迎面風速的大小。當然，α、β的取值乃至模型的正確與否還有待實驗的檢驗。5結(jié)束語不僅迎面風速對表冷器后帶水問題有重要影響，表冷器的析水量、表冷器高度、機組余壓等因素對其也有影響；帶水影響因子的引進，為設(shè)計人員解決帶水問題提供比較和啟發(fā)；表冷器的熱力、水力和帶水問題的計算對空調(diào)機組盤管段的設(shè)計是有益的。參考文獻⑴郁惟昌.暖通空調(diào),2002,32(6):34～36   ⑵許金鋒,張恩澤.全國暖通空調(diào)制冷2000年學術(shù)年會論文集，671～674   ⑶薛殿華.空氣調(diào)節(jié).北京：清華大學出版社,1991