空调湿负荷计算与分析.doc

汽车空调湿负荷计算与分析1. 引言为连续保持汽车内恒温恒湿，空调在某一时刻向汽车供应的冷量（热量）被称作冷负荷（热负荷），从汽车中除去的湿量被称作湿负荷，本报告主要进行湿负荷的计算与分析。通过对西安、北京、上海、广州四个城市在夏季6时至23时汽车空调的湿负荷进行计算，进而分析各地湿负荷差异及其影响因素。2.计算方法2.1湿量平衡关系把汽车看作一个开口系统，当系统内各部分的湿量满足一定的平衡关系时，汽车内部的空气参数保持稳定。湿量平衡关系如图1所示。图1 湿量平衡关系示意图新风湿量和排出空气湿量是计算的重点，每人每时散湿量可查表得到，具体不做计算。2.2新风湿量的计算2.2.1含湿量在湿空气中与1千克干空气同时存在的水蒸气量称为含湿量。其计算公式为:式中d为含湿量，为相应温度下的饱和蒸汽压力，为相对湿度，B为当地大气压力（西安为95920Pa）。2.2.2新风质量根据湿空气密度表可查得对应温度下的密度，由此可计算出每小时新风质量。由于水蒸气在湿空气中的比重很小，在此假设新风中干空气质量的值等于新风质量的值，因此新风湿量=新风质量含湿量2.3排出空气湿量排出空气湿量的计算方法与新风湿量相同。2.4人体散湿量的计算人体散湿量=每人散湿量人数3.数据计算3.1参考数据3.1.1湿空气密度为计算方便，本报告中室外湿空气的密度以相对湿度为70%的湿空气为基准。通过查表可得相对湿度为70%的湿空气的在不同温度下的密度如表1：表1 70%相对湿度的湿空气的密度表3.1.2相对湿度查表可得北京2007年逐月的相对湿度，其数据如表2所示：表2 2007年的逐月相对湿度由于要计算夏季的除湿量，在此相对湿度取6、7、8月份的平均值，计算得65.7%。3.1.3室外温度和对应的饱和蒸汽压力及密度北京地区夏季的室外逐时温度查表可得到，相应温度下的饱和蒸汽压力可查表然后通过差值法得到，相应温度下的湿空气密度可查表1然后通过差值法得到，现将各项数据列表3如下：表3室外温度和对应的饱和蒸汽压力及密度表时刻温度()湿空气密度（kg/m3）湿空气饱和压力(Pa)626.71.16723509.1728.11.16063804.6829.4151.14944383.21031.61.14424687.11132.61.13954963.31233.31.13655156.71333.61.13515239.71433.51.13565211.91532.81.13855018.61632.51.13994935.71731.51.14474659.51830.31.15034237.91929.11.15594036.42028.21.16023827.82127.61.1633697.62227.11.16533592.92326.91.166335513.1.4 乘客人数及散湿量乘客人数假定恒为50人，每人每时散湿量通过查资料设为0.194kg/(h人)。3.2计算过程不同时刻的湿负荷的计算过程一样，在此取6时的数据进行计算。每人每时最小新风量为20m3。乘客人数为50人，每人每时散湿量为0.194kg。每时的新风量6时的新风空气密度为1.1672 kg/m3。排出空气密度为1.1658 kg/m3。新风的饱和蒸汽压力为3509.1Pa，排出空气的饱和蒸汽压力为3571.5 Pa。新风质量新风含湿量式中d为含湿量，为相应温度下的饱和蒸汽压力，为相对湿度，B为当地大气压力（北京为99860Pa）。新风湿量排出空气质量排出空气含湿量排出空气湿量乘客散湿量空调除湿量3.3计算结果按照上述的计算方法，可得北京地区的汽车空调的湿负荷如表4：时刻/h 67891011121314湿负荷(kg/h)13.8015.1816.5817.8719.2920.5721.4721.8521.72时刻/h151617181920212223湿负荷(kg/h)20.8220.4419.1617.6116.2615.2914.6814.1914.003.4其余城市对西安、上海、广州的湿负荷计算过程同北京相同，其参考数据的来源也相同，现将计算结果列表如下：西安时刻/h 67891011121314湿负荷(kg/h)15.3016.8518.5019.9521.4022.5723.4923.9223.75时刻/h151617181920212223湿负荷(kg/h)22.8422.4421.3119.6918.1017.0716.4115.8515.52上海时刻/h 67891011121314湿负荷(kg/h)20.2021.6023.1124.3025.5326.5827.3327.7727.63时刻/h151617181920212223湿负荷(kg/h)26.8826.5825.5324.1722.8121.9021.1420.5820.33广州时刻/h 67891011121314湿负荷(kg/h)18.7020.0621.4922.8224.1525.3326.0626.5026.35时刻/h151617181920212223湿负荷(kg/h)25.6225.1824.0022.6821.2020.1819.5619.0718.824.结果分析整理计算的数据，列出如下四幅折线图，并由此分析湿负荷的影响因素。图2 各地室外温度变化折线图图3 各地湿负荷变化折线图图3 温度差值变化折线图图4 湿负荷差值变化折线图4.1温度同湿负荷的关系观察上面图表，各地的湿负荷随室外温度的变化而变化：室外温度增加，湿负荷增大；室外温度降低，湿负荷减小。由此可知，室外温度是影响湿负荷的一个重要因素。4.2室外相对湿度同湿负荷的关系观察温度变化表中西安和广州的温度值，可以发现两者的逐时温度差值较小，其中7时、18时、19时的温度几乎相等的，而这三个时刻对应的湿负荷是广州明显大于西安。在影响湿负荷的几个因素中，其他保持相等，只有相对湿度是广州的明显大于西安，由此可知，室外相对湿度是影响湿负荷的一个重要因素。且室外相对湿度越高，湿负荷越大。4.3新风量、乘客人数同湿负荷的关系由前面的计算过程，空气参数确定时，空气的含湿量是个定值，所以新风含湿量同排出空气的差值是定值。显而易见，新风量越大，湿负荷越大。本报告的计算中假定乘客人数恒为50人，当乘客人数变化时，人数越多，湿负荷越大。5.小结结合以上的影响因素，再结合计算的数据，我们可得出如下的分析。北京地处北方，夏季全天气温低于其他城市，同时其室外相对湿度较低（比西安稍