連載· 25|《變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)》——4.6低溫送風(fēng)空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)選型
2017-12-15
4.6.3 表冷器的設(shè)計(jì)方法
低溫送風(fēng)表冷器的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)與常規(guī)送風(fēng)系統(tǒng)存在很大的差別。表冷器的設(shè)計(jì)包括迎風(fēng)尺寸、管數(shù)、排數(shù)、片距、換熱面積等參數(shù)，熱工計(jì)算需包括表冷器的迎面風(fēng)速、水流速、換熱系數(shù)、能達(dá)到的空氣終溫等參數(shù)。
源牌技術(shù)產(chǎn)品圖
表冷器的設(shè)計(jì)有多種方法，本書根據(jù)低溫送風(fēng)表冷器的特殊性提出了以下計(jì)算方法。 具體設(shè)計(jì)是采用先按根據(jù)低溫送風(fēng)表冷器的特殊性選擇合適的參數(shù)，即根據(jù)初始條件確 定冷卻盤管的類型，以提供設(shè)計(jì)用的參數(shù)表。然后根據(jù)已確定的表冷器的參數(shù)進(jìn)行熱工計(jì)算，結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求，若不能滿足需重新選擇片距或改變排數(shù)。具體設(shè)計(jì)過程如圖 4-5 所示。
圖 4-5 低溫送風(fēng)冷卻盤管計(jì)算流程
下面以 ZST-nNL 型的冷卻盤管為例介紹低溫送風(fēng)冷卻盤管的設(shè)計(jì)過程。
（1）初始條件。
表冷器處理的風(fēng)量，即一次低溫風(fēng) G1（kg/s）；
表冷器處理前空氣參數(shù) c1 點(diǎn)：tc1，φc1，hc1；
表冷器處理后空氣參數(shù) l 點(diǎn)：t1，φ1，h1；
冷凍水進(jìn)出口溫度：t1，t2。
表冷器處理的冷量 Q0，冷量計(jì)算式為
Q0=G1×（hc1-hI′）（4-6）
式中 Q0 ——表冷器處理冷量，kW；
G1 ——室內(nèi)送風(fēng)量，kg/s；
hc1 ——表冷前空氣參數(shù)的焓值，kJ/kg；
h1′——表冷后空氣參數(shù)的焓值，kJ/kg。
（2）確定迎面風(fēng)速。
在確定好類型后，假設(shè)迎面風(fēng)速 vy′=2m/s，通過冷卻盤管的風(fēng)量確定其有效長度， 然后可以通過以下步驟計(jì)算實(shí)際迎面風(fēng)速，則有
Fy′=G/（vy′r ） （4-7）
B=Fy′/L （4-8）
n=B/D（取整） （4-9）
Fy=nDL （4-10）
vy=G/Fy （4-11）
式中 vy′——假設(shè)迎面風(fēng)速，m/s；
Fy′——假設(shè)迎風(fēng)面積，m ；
vy——實(shí)際迎面風(fēng)速，m/s；
Fy——實(shí)際迎風(fēng)面積，m ；
r ——空氣密度，kg/m3；
B ——有效高度，m；
n ——冷卻盤管管數(shù)；
D ——管距，m（取 0.038m）；
L ——有效長度，m（該值通過風(fēng)量給出一個(gè)初設(shè)值，可參考表 4-9，也可以根據(jù)空調(diào)機(jī)組的尺寸給定）。
表 4-9表冷器的有效長度 L 參考表
（3）確定冷卻水流速。
先假設(shè)盤管為單回路（即管程數(shù) m=1），可以通過下面的公式計(jì)算冷卻水流速，則有
式中m ——管程數(shù)；
Fw ——水通斷面積，m ；
W ——水流量，kg/s；
v ——冷卻水水流速，m/s。
若 v>1.8m/s，則增加管程數(shù)，即 m=2；
若 v<0.6m/s，則減少管程數(shù)，即 m=0.5，重 復(fù)上面的計(jì)算，直至 0.6 ≤ v ≤ 1.8，此時(shí)的 v 即合理的冷卻水流速。
（4）表冷器傳熱系數(shù)的擬和。
常規(guī)送風(fēng)系統(tǒng)中的表冷器的傳熱系數(shù) K [W/（m2·℃）] 為
低溫送風(fēng)表冷器的傳熱系數(shù) K 的計(jì)算公式是設(shè)計(jì)表冷器的關(guān)鍵，必須通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 擬合得到適用于低溫送風(fēng)表冷器的傳熱系數(shù)的計(jì)算公式。為得到低溫送風(fēng)表冷器的傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，采用一只 ZST1012/410-2.3 表冷器做低溫送風(fēng)的實(shí)驗(yàn)，表冷器的設(shè)計(jì)參數(shù)見表 4-10。
表 4-10 ZST1012/410-2.3 型表冷器設(shè)計(jì)參數(shù)
實(shí)驗(yàn)中使表冷前的進(jìn)風(fēng)參數(shù)和送風(fēng)量維持在設(shè)定值，通過改變水側(cè)的參數(shù)得到系列 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 4-11。
表 4-11低溫送風(fēng)表冷器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（水為介質(zhì)）
設(shè)計(jì)計(jì)算采用的常規(guī)送風(fēng)表冷器的換熱系數(shù)公式（4-16），通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到 低溫送風(fēng)表冷器的傳熱系數(shù) K1[W/（m ·℃）] 的計(jì)算公式為
該公式為低溫送風(fēng)表冷器的設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
（5）能達(dá)到的空氣終溫 tl′。
假設(shè)盤管排數(shù) N=8，選擇盤管的片距，根據(jù)片距確定盤管的散熱面積 Fd，表 4-12 為不同片距的散熱面積系數(shù) α。
表 4-12 不同片距的散熱面積系數(shù)
將能達(dá)到的空氣終溫與冷卻盤管后空氣應(yīng)達(dá)到的溫度 tl 比較，如果 -0.2 ≤ tl ′-tl ≤ 0，則冷卻盤管設(shè)計(jì)滿足要求，冷卻盤管型號為 ZST-nN/L- 片距。如果 tl′-tl>0，則冷卻盤管排數(shù) N 加 2；如果 tl ′-tl<-0.2，則冷卻盤管排數(shù) N 減 2，重新計(jì) 算，直至滿足要求。
4.6.4抽力型空調(diào)機(jī)和壓入型空調(diào)機(jī)
低溫送風(fēng)空調(diào)機(jī)分兩種類型，表冷器下游側(cè)設(shè)置送風(fēng)機(jī)的稱為抽力型空調(diào)機(jī)；而在表冷器上游側(cè)設(shè)置送風(fēng)機(jī)稱為壓入型空調(diào)機(jī)，如圖 4-6 所示。
圖 4-6 低溫送風(fēng)空調(diào)機(jī)種類
兩種空調(diào)機(jī)不同點(diǎn)在于通過送風(fēng)機(jī)時(shí)溫度的上升。抽力型空調(diào)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)置在表冷器之后，空調(diào)機(jī)出口空氣溫度比表冷器出口溫度要高。而壓入型空調(diào)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)置在表冷器前，空調(diào)機(jī)出口空氣溫度等于表冷器出口溫度。因此，在同樣空調(diào)機(jī)出口溫度情況 下，抽力型空調(diào)機(jī)和壓入型空調(diào)機(jī)相比，冷卻盤管出口溫度要低，建議對于要求具有較低的送風(fēng)溫度系統(tǒng)采用壓力型，一般項(xiàng)目以采用抽力型的居多。
源牌變風(fēng)量部分案例
