非标准工况下风机盘管及柜式空调箱选型计算的分析

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1、文章编号 :1671 - 6906 (2002) 0320062205非标准工况下风机盘管及柜式空调箱选型计算的分析王曙光 ,赵成刚(安阳大学 机械工程系 ,河南 安阳 455000)摘要 : 常用中央空调风机盘管 、柜式空调箱的选型 ,是在室内干球温度 27 ,相对湿度 50 % 的工况下 ,按照空调设备制造厂家所提供的产品性能表进行. 当室温要求达到 22 左右时 ,原方法不再适合 . 本文用设备的全冷量焓效率和显冷 量效率方法 ,对上述变工况情况下风机盘管 、柜式空调箱的选型进行了分析 ,并示例说明 .关 键 词 : 全冷量 ;显冷量 ;风机盘管 ;柜式空调箱 ;选型中图分类号 : TB

2、6文献标识码 : A随着我国经济的迅速发展 ,人们的生活水平不断提高 ,对工作和生活环境的要求也不断提高 ,由此带动 了空调行业的蓬勃发展 . 中央空调以其特有的优点 ,在宾馆 、办公楼 、高级住宅 、百货商场等场所得到了广泛的应用 ,趋向于夏季室温低于 27 ,更符合人的舒适 性的要求 ,例如有一些场所要求达到 22 左右温度.这就要求设计和生产部门能为用户设计 、提供符合不 同规格参数要求的设备型号. 本文着重讨论风机盘管 、 柜式空调箱的选型.选型 ,以满足实际工况的要求 . 根据传热学的原理我们可以用效率法来选型 .所谓效率法即用设备的全冷量焓效率和显冷量效 率来选择设备 . 全冷量焓

3、效率是指湿冷工况下 ,流经盘 管的风量和水量为某一确定值时 ,盘管前后空气的实 际焓差与理想的最大可能焓差之比即1 ,2i1 - i2J =(1)i1 - iw式中 : i 1 流经盘管前的空气焓值 ( kJkg) ;i 2 流经盘管后的空气焓值 ( kJkg) ;1非标准工况下风机盘管选型计算的分析空调室内制冷负荷包括显热负荷和湿热负荷 ,两i 与进水温度相同的盘管表面薄层饱和空w气焓值 ( kJkg) .故 ,全冷量为1 ,2 :QT = GT ( i1 - i2 )( kW)式中 : G 空气流量 ( kgs) .(2)者之和称全热量. 一般空调设备制造厂家所提供的空调末端产品性能表 (

4、 以下称样本) 中的制冷量 ,都是指 在干球温度 27 ,湿球 19 . 5 ,冷冻水入口温度 7 的工况下 ,高档风量的全冷量 ,即使有部分厂家提供其他工况的 ,一般也仅有 25 以上室温 ,对于保持室内 干球温度 22 的较低温度空调空间的情况下将不能直接套用样本选型. 在空调室温降低时 ,一方面由于室 内外温差加大 ,造成更多的室外热量传入空调房间内 , 另一方面 ,由于冷冻水平均温度与室温的温差减小 ,又 造成风机盘管实际制冷量较样本冷量减小 ,这就要求通过修正 ,对此种变工况情况下用一种合适的方法来由实验可知 , 对某一 盘 管 而 言 , 全 冷 量 焓 效 率 i仅与空气流量和水

5、流量有关 ,不同厂家的产品由于产 品结构参数不同 ,其全冷量焓效率 i 亦不相同. 例如 根据国家空调设备质量监督检验测试中心测试结果计 算得出某公司风机盘管在高档风量 ,样本标定水量运 行时 i 为 0 . 532. 在中档风量 ,样本标定水量运行时 i 为 0. 612.冷量效率是指湿冷工况下流经盘管的风量和水量 为某一确定值时 ,盘管前后空气的实际干球温度差与收稿日期 :2002206220作者简介 :王曙光 (19662) 女 ,河南安阳人 ,安阳大学讲师 .第 3 期王曙光等 :非标准工况下风机盘管及柜式空调箱选型计算的分析63 理想和最大可能干球温度差之比122) (35 - 27

6、) = 2 . 09 kW ,而其他热湿负荷基本不变 ,故此时室内全冷量增为 5 . 3 kW ,显冷量增为 3 . 84 kW.现进行风机盘管及新风风机选型 :查图表有干球 22 温度 ,相对湿度 55 %时 ,空气 焓值为 i1 = 45 kJkg ,由于新风不承担室内热湿负荷 ,故要求新风出口焓值为 45 kJkg 左右 ,故选择六排管 新风机 ,其出口焓值可达 44 kJkg.此时 , 由 于 室 温 为 干 球 温 度 22 , 相 对 湿 度55 % ,与样本工况的 27 ,50 %有大的偏差 ,故不能采 用上面计算得到的室内全冷量 5 . 3 kW 套用样本选型 , 这是因为在此

7、工况下风机盘管换热器传热温差减小造成实际制冷量低于样本制冷量 ,在全冷量表达式QT = Gi ( i1 - iw )中体现为 ( i1 - iw ) 减小 ,在显冷量表达式QS = GCa s ( t1 - tw )中体现为 ( t1 - tw ) 减小 ,由于温度对于全冷量效率 i 及显冷量效率s 影响很小 , 可认为不变. 故此时风机 盘管的实际显冷量和实际全冷量分别为 :,即 : t1 - t2S(3)=t - t1 Y式中 : t 1 空气流经盘管前的干球温度 ( ) ;t 2 空气流经盘管后的干球温度 ( ) ;t w 冷冻水进口温度 ( ) .故湿冷工况下显冷量计算公式为 :QS

8、= GCas ( i1 - iw )( kW)(4)式中 : Ca 空气比热 1 . 006 ( kJkg) ;G 空气流量 ( kgs) .由实验可知 , 对于某一产品 而 言 ,s 仅 为 风 量 与水量的函 数 , 由 于 不 同 厂 家 的 产 品 结 构 参 数 不 同 ,s 亦不同. 某公司产品在高档风量 , 样 本 标 定 水 量 运 行 时 ,显冷量效率 s 为 0. 601 ,在中档风量 ,样本标定水 量运行时 s 为 0. 658.2风机盘管选型计算的分析举例例 :已知某房间采用风机盘管加独立新风系统处45 . 3 - 22 . 7理到室内焓值 , 不承担室内冷湿 负 荷

9、, 室 温 要 求 干 球27 ,相对湿度 50 % ,室外干球 35 ,相对湿度 60 % ,经窗户 、外墙传导进入室内热量为 1 . 29 kW ,经玻璃窗 辐射进入室内热量为 0 . 25 kW ,人员及电器发热量为1 . 6 kW ,室内显冷量为 3 . 14 kW ,另室内全冷量为 4 . 6 kW ,现选用风机盘管及新风风机.查图表得温度 27 ,相对湿度 50 %时 ,空气焓值 为 56 kJkg ,而该公司生产的四排管新风风机在 7 入 口水温 ,高档风量时 ,其出口焓值为 54 kJkg ,故选用选 用四排管式新风机能满足要求 . 由于室内湿球温度相同 ,故可以直接从样本中选

10、型号 ,现选用选用该公司的FP 风机盘管 . 其全冷量及显冷量分别如下 :Qr = Gr ( i1 - i r )(5)GT22 = GT27 56 - 22 . 7 22 - 7(6)GT22 = GT27 27 - 22故选型全冷量 、显冷量分别为 :56 - 22 . 7GT27 = GT22 5 . 3 - 22 . 74(7)= GT22 1 . 47227 - 7GS27 = GT22 22 - 7(8)= GT22 1 . 33所以 ,上例选型全冷量为 7 . 79 kW ,显冷量为 5 . 1kW. 参考该公司风机盘管 样 本 , 应 选 FP - 14 , 其 全 冷 量 、

11、显冷量在 22 ,55 %工况下分别为 := Gi ( i1 - iw )QT= 880 1. 2 0. 532 (56 - 22. 7)3600= 5 . 197 ( kW)Qs = GCas ( t1 - tw )1420 1 . 2=0. 532 (45. 3 - 22 - 7)3600= 5. 69 ( kW)= GCai ( t1 - tw )QS= 880 1. 2 1. 006 0. 602 (27 - 7)3600= 3 . 55 ( kW)故全冷量有 13 %余量 ,显冷量有 13 %的余量 , 这 说明满足要求 .现在如果室温要求达到干球温度 22 ,相对湿度55 %时 ,

12、其它条件不变. 则由于室内外温差加大 ,通过 窗 、外墙传导进入室内的热量将增大为 1 . 29 ( 35 -1420 1 . 2=1. 006 0 . 602 (22 - 7)3600= 4. 29 ( kW)故全冷量有 7 %的余量 ,显冷量有 12 %的余量 ,可 认为满足要求 . 如果选型时发现选用型号全冷量 、显冷 量与要求略有偏差 ,而套用相邻型号偏差更大时 ,可以 通过改变冷冻水流量和水温来实现 . 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 64 中原工学院

13、学报2002 年 第 13 卷( ) ;(1kJkg. K)tw 冷冻水入口温度3非标准工况下柜式空调箱选型计算的分析现在 ,我们来讨论利用效率法进行柜式空调箱选C 空气的定压比热a以上公式为实验测试后整理的经验公式 ,且仅适用于某公司产品及与某公司产品结构参数相 同 的 产 品 ,主要影响参数为表冷器片距 、片型 、设计迎面风速 、迎风面积 、冷冻水流程 ,另以上公式适用于回风相对湿度 36 %70 % ,冷冻水入口温度 5 10 工况 ,冷 冻水温升 4 6 . 偏离此条件误差将加大 .利用这些公式 ,我们就可以在不同工况下求得柜 式空调器的实际运行全冷量和显冷量 ,以达到控制室内干 、湿

14、球温度的目的.型 、核算. 由于柜式空调箱使用工况变化比较大 ,如在有的空调工程中直接把新风接入空调箱的回风静压箱 内 ,那么新 、回风比例就影响了空调箱的工况. 又如有时通过改变冷冻水流量来调节空调箱制冷量等等. 为了方便设计选型 ,以某公司空调箱国家检验测试数据 为依据 ,利用传热学原理推导出以下全冷量焓效率 ,冷 量效率公式 .对于四排管式空调箱 ,全冷量效率为 :4非标准工况下柜式空调箱选型计算的分析举例例 : 某宾馆有六个 KTV 包厢 ,每厢面积 15 m2 ,每20. 228 W 20. 510 620. 048 5( t 27)i = 0. 87 V (9)t 0. 96w20

15、. 228L或0. 22820. 289 420. 510 620. 048 5i = 0. 54 WLL Ct厢计算人数 6 人 ,每人新风量 40 m3 h ,室内空气参数为干球 22 ,相对湿度 55 % ,根据其朝向及围护结构 计算取 8 %余量 ,得其室内全冷量为 15 . 481 kW ,其中 显冷量为 13 . 496 kW. 室外空气参数为干球 34 ,相对湿度 60 % ,由于空间所限 , 只能以一台空调箱用风道 送风. 现选择合适的空调柜 .( t 27)(10)0. 96w显冷量效率为 :0. 1120. 337 W 20. 444( t 27)s = 2. 60 V 0

16、. 108 t0. 96(11)wL或+ 0. 110. 229 420. 33720. 444( t 27)s = 1. 90 WLLst0. 96 w对于六排管式空调箱 ,全冷量效率为 :(12)新风量 G = 40 6 6 = 1440 (m3 h) = 0 . 48 ( kgs)x查湿空气焓湿图有 :室外新风空气焓值 Ix = 86 kJkg室内回风空气焓值 Io = 45 kJkg则空调柜应承担的全热量与显热量分别为 :全热量 QT = 15 . 481 + 0 . 48 (86 - 45) = 35 . 161 ( kW)显热量 Qs = 13 . 496 + 0 . 48 1 (

17、34 - 22)= 19 . 256 ( kW)水温升取 4 ,则水量 W = 35 161(1 . 16 4) = 7 578 ( kgh)设新风直接与室内回风混合后焓值为 I1 ( kJkg) ,干球温度为 t1 ,湿球温度为 tS ,回风量为新风量的 A 倍 . 式(17) (18) 有 :0. 228 W 20. 510 620. 048 5( t 27)i = 1. 08 V (13)t 0. 96wL 0. 221 2或0. 2280. 289 4 20. 510620. 048 5( t 27)i = 0. 84 WLL St0 . 96w(14)显冷量效率为 :0. 11 W

18、20. 33720. 444( t 27)s = 3. 01 V(15) 0. 108 t0. 96wL或20 . 33720. 444( t 27)0. 110. 229s = 2. 2 WLL s t0. 96w(16)则全冷量 、显冷量分别为 :Qr = Gi ( i1 - iw )Qs = Gi Ca ( t1 - tw )式中 : V 表冷器实际迎面风速W 表冷器冷冻水流量 Q T G( i1 - iw ) i 1=( kW)( kW) (ms) ;( kgh) ;(17)(18)i - 22 - 7QsGs Ca ( t1 - tw )st1 - 7i t1 - 7 QT t1 -

19、 7 39 . 38所以 :=si1 - 22. 7Qsi1 - 22 . 721 . 566t1 - 7(m3 h) ;=1. 826(19)L 空调箱风量i1 - 22. 73L S 空调箱实际运行风量 (m h) ;t 进入表冷器空气的湿球温度 tls 与冷冻水入又有式 (13) (14) 有 :i0 . 118W= 0 . 359 V20. 173 6 ) 0. 395 5( t(20)- t0. 331 2 ls w口温度 tw 之差 ,t = tls - tw( ) ;sL 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing

20、 House. All rights reserved. 第 3 期王曙光等 :非标准工况下风机盘管及柜式空调箱选型计算的分析65 ( kJkg) ( )( )由于高档风速时 ,某公司某型号空调箱的技术数i1 = 59. 76t1 = 26. 32ts = 20 . 6所以 :据为 : V = 2 . 55 ms , tw = 7式有 :. 将 W = 7 544 kgh 代入上0. 395 5i( tls - 7)0. 113 2= 0. 875 1440s0. 113 2(1 + A )0. 22820. 5106 7 578 - 0. 045 8i= 1 . 08 2. 550 . 22

21、1 2 (20. 6 - 7)0. 395 5( tls - 7)4 0000. 113 2= 0. 384 (1 + A ) 0. 113 2 1440= 0 . 722由焓湿图可推导出 34 、60 %新风与 22、55 %0. 117 57820. 337- 0. 444s= 3. 01 2. 550. 108 (20 . 6 - 7)室内回风混合 ,其混合后空气参数与新风回风比例 A有如下关系式 :4 000= 0. 7516=i G ( i1 - iw )22 A + 34QTt1 =(21)1 + A45 A + 86 1 . 2 = 0. 722 4 000 (59 . 76 -

22、 22. 7)3 600( kJkg)(22)i1 =1 + A15 . 2 A + 27 . 2= 35 . 676= GS Ca ( i1 - iw )= 0. 751 6 4 000 1 . 2 (26. 32 - 7)(23)ts QS1 + A将式 (21) 、( 22) 代 入 式 ( 19) 中 , 式 ( 23 ) 代 入 ( 20 )中 ,分别有 :3 600= 19 . 36 ( kW)所以采用 FBFP6 - 40LA 空调箱 ,水量取 126 Lmin 能满 足要求.i 15 A + 27 =1. 826si22 . 2 A + 63. 38 . 2 A + 20. 2

23、) 0. 395 5= (0. 3840. 507 8s(1 + A )5结语由于上面两式的值必须相等 ,解得 A = 1. 62所以空调箱风量 G 为 :G = ( A + 1) 1440 = 3 770 (m3 h)对于结构参数一定的表冷器 ,通过试验测出不同风量 、水量下的表冷器空气处理状态参数 ,便可利用传 热学原理推导出全冷量焓效率 、显冷量效率实验公式 . 利用实验公式可求得不同工况下风机盘管 、柜式空调 器的实际全冷量和显冷量 ,以达到温 、湿度要求 . 实验 测试结果与公式计算误差在 5 %以内 ( 在文中规定的条件下) ,说明公式计算是可行的 .= 1. 26 ( kgs)故

24、选择 FBFP6 - 40LA ,六排管式空调箱 ,现校核如下 :3由于新风量故回风量Gx = 1 440 (m h)3G1 = 4 000 - 1 440 = 2 560 (m h)故新回风混合后参数如下 :参考文献 :12薛殿华 . 空气调节 M . 北京 :清华大学出版社 ,1991.陆耀庆 . 实用供热空调设计手册 M . 北京 :中国建筑工业出版社 ,1993.Type Selections and Calculation of Fan Coil SystemAnd Chest2type Air2conditioning CaseWANG Shu2guang ; ZHAO Cheng

25、2gang(Machanical Engineering Dept . , Anyang University , Anyang 455000 , China)Abstract :Generally the type selection of fan coil system and chest2type air2conditioning case of central station air2con2ditioning are , according to the product performance list provided by common facility plants of ai

26、r2conditioning , accomplished in working condition of the room temperature at 27 with dry2ball thermometer and 50 percent relation humidity. But this meth2 od is not appropriate for the case that the room temperature required is 22 or so . In this paper , the type selections of fancoil system and ch

27、est2type air2conditioning casein the latter working condition are analyzed and calculated by applying the en2 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 66 中原工学院学报2002 年 第 13 卷thalpy efficiency of total cooling capacity and efficiency of sensible cooling capac

28、ity in facilities.Key words :total cooling capacity ; sensible cooling capacity ; fan coil system ; chest2type air2conditioning case ; type selection(上接第 61 页)首先开发并工业化生产的纤维 ,其结构与性能的研究很多还处于空白. 本文的研究对进一步认识大豆蛋白 纤维有重要意义 ,通过研究 ,本文得出如下结论 :(1) 大豆蛋白纤维由蛋白质与 PVA 组成 , 蛋白质 包括脱脂蛋白与分离蛋白 ,蛋白质又由若干种氨基酸 组成. 大豆蛋白纤维横截面

29、为腰圆形或哑铃形皮芯结 构 ,纵向有沟槽和海岛状凹凸 ;(2) 大豆蛋白纤维摩擦系数小 ,其面料滑爽 ,柔软 ; (3) 大豆蛋白纤维强力高 ,但非常不匀 ,会给纺纱带来困难 ,断裂伸长一般 ;(4) 大豆蛋白纤维透气性能好 ,对酸不稳定 ,有一 定耐碱性和耐日光性 .表 7大豆蛋白纤维与天然纤维溶解性能比较氢氧化盐酸(37 %)硫酸(75 %)甲酸二甲 基酰氨二 甲苯钠 5 % (85 %) 冰醋酸 间甲酚煮沸棉麻 蚕丝 羊毛大豆 纤维I I SIS S SII I SII I IAS(40 )I I III I III I III I IISSPSSIII注 : S - 溶解 ;SS -

30、微溶 ;P - 部分溶解 ; I - 不溶解 ;溶解温度为 24 .上表说明 :大豆蛋白纤维耐酸性能较差 ,具有一定的耐碱性 . 另外 ,我们还对大豆蛋白纤维的耐日光性能 进行了研究 ,大豆蛋白纤维在紫外线照射 120 h 后 ,强 力下降 9 . 8 % ,断裂伸长和变异系数略有增加 ,这说明 了大豆蛋白纤维具有较好的耐日光性能.3结论大豆蛋白纤维作为人造纤维开发史上唯一由中国参考文献 :123张岩昊 ,王学林 . 新型环保纤维 - 大豆蛋白纤维 J . 毛纺科技 ,2000 , (6) :15 - 20.王其 ,冯勋伟 . 大豆纤维织物摩擦 、弯曲和悬垂性能研究 . 棉纺织技术 J , 2

31、001 , (7) :22 - 23.郝凤明 . 大豆纤维针织物透气性能的测试研究 J . 陕西纺织 ,2001 , (7) :24 - 26.Study on the Structure and the Properties of Soybean Protein FiberYU Hong2qing , HE J ian2xin , Cai Yu2lan( Textile Engineering Dept . ,Zhongyuan Institute of Technology ,Zhengzhou 450007 ,China)Abstract :The soybean fiber has h

32、igh strength , soft handle , smoothness and good alkaliproof , but at the same time ithas some faults such as bad acidproof , uneven strength ,etc . by observing its structure , testing its properties , and comparing with cotton and silk , etc .Key words :soybean protein fiber , structure , property , friction ;ventilation 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.