空氣冷卻器熱工性能校核計算準(zhǔn)確性

空氣冷卻器熱工性能校核計算準(zhǔn)確性分析研究摘要：表面冷卻器的計算方法，關(guān)系到空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)在采用表冷器時選擇的正確性，從而直接影響生產(chǎn)企業(yè)的成本和國家有色金屬耗量及能源的節(jié)省，通過本題的研究，提出一種計算方法，該方法在熱交換效率法的基礎(chǔ)上，通過提高傳熱系數(shù)，接觸系數(shù)的計算精度，增加判斷選擇，克服原有方法干工況無法計算，濕工況計算偏差大的缺陷，實(shí)現(xiàn)依據(jù)國標(biāo)GB10223-88《空氣冷卻器與空氣加熱器性能試驗》進(jìn)行表冷器試驗，冷量試驗結(jié)果與提出的計算結(jié)果進(jìn)行比較，冷量結(jié)果偏差＜5%的目標(biāo)。關(guān)鍵字：表冷器校核計算準(zhǔn)確一、概述表面空氣冷卻器的計算方法，曾經(jīng)是80年代我國空調(diào)設(shè)計的熱門課題之一。進(jìn)入90年代后，該課題已很少有人問津，普遍認(rèn)為課題已趨成熟；與之相對應(yīng)的情況是：我國空調(diào)工業(yè)進(jìn)入90年代后高速發(fā)展，國內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)末端生產(chǎn)企業(yè)一直為如何準(zhǔn)確計算表面空氣冷卻器的換熱性能而大傷腦筋，因為現(xiàn)有的計算方法，對表面空氣冷卻器進(jìn)行計算時，冷量計算誤差大于10%，甚至有的超過30%，部分狀態(tài)點(diǎn)，還無法計算，為安全起見，生產(chǎn)企業(yè)不得不增大配置的表面空氣冷卻器的面積，結(jié)果，使生產(chǎn)成本提高，浪費(fèi)了國家的有色金屬材料和能源。（一）國內(nèi)外情況分析由于表面空氣冷卻器（以下簡稱表冷器）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，國內(nèi)外對表冷器的熱工計算方法十分重視，先后提出的計算方法已不下幾十種之多，這些方法各具特色。國內(nèi)從70年代末期，開始進(jìn)行表冷器熱工計算方法研究，提出了熱交換效率法（也稱干球溫度效率法），濕球溫度效率法，干球溫度-析濕系數(shù)法，圖解法，焓效率法，線性方程組求解法，當(dāng)量溫差法，傳熱單元數(shù)法等。目前國內(nèi)外空調(diào)設(shè)計手冊和教科書中所采用的表冷器計算方法有兩類：設(shè)計型和校核型，對不同的方法計算結(jié)果分析表明，已有的計算方法不能達(dá)到當(dāng)對表面空氣冷卻器進(jìn)行實(shí)驗時，計算的冷量與實(shí)測的冷量結(jié)果誤差小于5%。（二）問題的提出從上面介紹可以看出，用目前國內(nèi)外空調(diào)設(shè)計手冊和教科書中采用的幾種主要的表冷器熱工計算方法進(jìn)行計算時各有利弊，雖然依據(jù)表冷器試驗結(jié)果進(jìn)行的分析表明，熱交換效率法是目前階段較理想的一種計算方法，但該方法在進(jìn)行冷量校核計算時，依然不能較全面和準(zhǔn)確計算表冷器的冷量。如干工況無法計算，部分濕工況誤差較大。在現(xiàn)階段，由于表冷器的數(shù)值計算方法尚未達(dá)到實(shí)用化的階段，表冷器的熱工校核計算方法仍然需要建立在準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)的一致性，另外，由于計算工具的進(jìn)步，為準(zhǔn)確計算起見，已沒有必要為了避免試算，而采取這樣或那樣的近似措施。因此，在目前提出一種建立在能反映表面冷卻器換熱過程的數(shù)學(xué)模型，以電子計算機(jī)編程為計算手段的，能夠在表冷器測試范圍內(nèi)較全面而準(zhǔn)確計算冷量的計算方法，是非常有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價值。在國標(biāo)10223-88《空氣冷卻器與空氣加熱器性能試驗方法》中規(guī)定，以空氣側(cè)的測定值計算的冷量與以水側(cè)測定值計算的冷量，兩種方法計算得出的換熱量偏差不超過5%時，試驗數(shù)據(jù)即為有效，由于依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)乾地試驗時、冷量偏差的最大值≤5%，因此，本課題將建立在試驗基礎(chǔ)上，提出的校核計算方法的冷量計算偏差目標(biāo)定為≤5%。二、冷量校核計算課題提出的計算方法是建立在試驗公式的基礎(chǔ)上，因此，只有在完善和提高原方法計算用試驗公式的基礎(chǔ)上，才能得到準(zhǔn)確的冷量校核計算結(jié)果。本文用國家空調(diào)設(shè)備質(zhì)檢中心和同濟(jì)大學(xué)試驗臺分別測試的四臺不同表冷器數(shù)據(jù)做為本課題提出方法的檢驗依據(jù)，介紹了接觸系數(shù)數(shù)學(xué)模擬、傳熱系數(shù)數(shù)學(xué)模擬計算方法的改進(jìn)過程，并與原有方法做了比較。在此基礎(chǔ)上，提出準(zhǔn)確校核計算表面冷卻器冷器的方法，并通過試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。（一）傳熱系數(shù)1.傳熱系數(shù)數(shù)學(xué)模擬的完善2.傳熱系數(shù)K值公式的擬合3.計算結(jié)果比較用新的K值數(shù)學(xué)模型和計算方法計算的傳熱系數(shù)值與原報告計算公式計算結(jié)果比較見表2。K值計算結(jié)果比較表表2冊表冷器編兩號儉BF-9牧2-00讓4晝BF-9券2-00安4敬Ⅱ送CO3插CO7徒（巧K豆%慢）效79.2皇%正58.3慌%護(hù)75%訪75%浮K%*晃-碧表示用新獄的栗K頭值計算公理式計算結(jié)立果優(yōu)于用宏原報告提她供剖的距K漢值計算公任式計算結(jié)某果的試驗川點(diǎn)數(shù)占整像個試驗數(shù)請據(jù)的百分累比遣從億表乳2圍可以看出陷，通過改換善原有傳山熱系數(shù)公煩式模型，渾四臺表冷根器至少纏有礦58.3覆%啊以上訓(xùn)的匹K余值數(shù)據(jù)計勝算精度高男于原有的陷公式模型擱，說明了旺改善模型室的必要性請。未（二）接皆觸系數(shù)武接觸系數(shù)瘋計算的準(zhǔn)析確性，是組影響表冷遇器冷量校怠核計算結(jié)狠果的重要誘因素。賓1表.煤接觸系數(shù)寶公式末2球.并接觸系數(shù)檢值公式的鄉(xiāng)擬合附接觸系畏數(shù)濁ε冷值數(shù)學(xué)模掘型和計算極方法計算挑的卻ε鋪值與用原其報告計算靠公式計算稼結(jié)果比較既見泛表銜3招。谷ε難值計算結(jié)村果比較累表壤襲表鉛3脾表冷器編揭號乘BF-9斗2-00辣4欲Ⅰ商BG-9昏2-00僵4膽Ⅱ幅CO3賊007駝ε前A%*玻功ε看B%*丹100%固67%搶營100%另75%傾思100%拉40%疊稼100%架60%愧推*見ε晝A費(fèi)%災(zāi)，竹ε恐B%吳-少分別表示喝干溫工況轎，用新慨的劈ε移值計算公陽式，計算察結(jié)果優(yōu)于劑用原報告濕提供猜的避ε稈值計算公茫式計算結(jié)潑果的試驗麗點(diǎn)數(shù)占整獵個試驗點(diǎn)贏數(shù)的百分中比抗從著表香2歷可以看出盼：馳1覆.蒼干工況條除件下，用核新的接觸餅系數(shù)數(shù)學(xué)產(chǎn)模型計算遷的結(jié)捷果坦100素%看優(yōu)于用原罪報告公式螺計算的數(shù)蹈據(jù)結(jié)果。腸2戰(zhàn).親濕工況條答件下，用胡新的接觸遞系數(shù)數(shù)學(xué)焰模型計算慰結(jié)果，在忙四臺樣機(jī)爆中沸，昌40寒%購以上結(jié)果夸優(yōu)于用原拿報告公式沙計算結(jié)果腹。勵（三）冷焦量校核計必算方法稿1托.淋校核計算艷方法各熱交換效很率法是目突前校核計招算中較理遵想的方法各。本文提動出的方法辛，是在熱母交換效率攀法的基礎(chǔ)圖上，通過輔提高傳熱比系數(shù)，接鐘觸系數(shù)的斃計算精度張。增加判辭斷選擇，熱克服原有臟方法干工所況無法計勢算，濕工易況計算偏券差大的缺污陷，從而依實(shí)現(xiàn)在表豎冷器全部堅試驗范圍咽內(nèi)達(dá)到冷拴量校核計皮算誤差乎＜掃5拐%騙的目標(biāo)。渠新的計算錘方法優(yōu)于抹其它方法材方要表現(xiàn)瘋在以下幾餅點(diǎn)：短1羊）新方法塑中，對傳旁熱系數(shù)的欠數(shù)學(xué)模擬侵提出了新?lián)涞墓?，呢增加了空華氣密度變耀化項和水務(wù)速變化項隱、從而使俱新傍的顯k送.政值模型計堵算結(jié)果宵有湯58.3脫%趟～尼75動%翁的數(shù)據(jù)優(yōu)帥于原有檢次測報告的夏計算結(jié)果卸。殖2碎）新方法成中，對接僚觸系數(shù)的護(hù)數(shù)學(xué)模擬鞠提出了新歷的公式，絹考慮了干養(yǎng)、溫兩種芝情況，從真而使新簽的抓ε顯值模擬計濫算結(jié)果，梯在干工況雪時雕100市%粉的數(shù)據(jù)結(jié)忍果優(yōu)于原霞檢測報告狗的計算結(jié)林果，在濕口工況時歇，商4射0肆～數(shù)75讓%怠的數(shù)據(jù)優(yōu)工于原有檢但測報告的凈計算結(jié)果蒙。陣3旦）新方法酒中，在用寇程序初步顧試算時，各增加了干供、濕工況磨的判斷，默即當(dāng)計算矛的析濕系仇數(shù)鍬ξ黎≥遼1.哈5遭時，選擇憲濕工況接炊觸系數(shù)公盡式，甲當(dāng)懂ξ就＝糠1.0報5井時，選擇躁干工況接摩觸系數(shù)公壺式，從而話使校核計矮算范圍包驗含干工況券。眨4尺）新方法命中，為使咐計算結(jié)果昂在滿足冷勢量偏差奏＜懷5矮%拾的同時，膠空氣出口撇狀態(tài)也能捆最接近地鄰反映試驗炒時空氣的紫參數(shù)，在馳疊代判斷垮的依據(jù)上嫁，選取出絡(luò)口干球溫咐度計算溫賴度偏差的殿絕對值支為拾≤陳0.0擋2艙℃咱，克服了拴原有熱交伍換交率法謊中，以熱意交換效率蹦的計算比茶較值做為慎疊結(jié)束的貓判斷，容執(zhí)易造成冷結(jié)量偏差雖扮小，但空遵氣出口狀群態(tài)參數(shù)相陣差較大的姜問題?？尤?、結(jié)論勿：登1.閱兄本課題在趣總結(jié)分析式國內(nèi)外已字有表冷器諷計算方法繞的基礎(chǔ)上甜，通過提圾高傳熱系擦數(shù)和接觸話系數(shù)試驗問公式精度俘，在熱交漂換效率法榨的基礎(chǔ)上扛，提出