风机盘管机组不同工况下的冷量计算方法_倪美琴

风机盘管机组不同 工况下的冷量计算方法 扬州大学 倪美琴 刘光远 沈 炜 摘要 通过理论分析提出了风机盘管全冷量和显冷量的两种计算方法 效率法和工况转 换法 与实测值相比 两种方法的计算值均在误差允许范围之内 关键词 风机盘管机组 全冷量 显冷量 计算 Calculating methods of cooling capacity of fan coil units under different conditions By Ni M eiqin Liu Guangyuanand ShenWei Abstract Presents two calculating method of total cooling capacity and sensible cooling capacity by a theoretical analysis namely the efficiency method and the condition transformation method Compared with the measured data calculating value from the two methods proves to be in permeable error limits Keywords fan coil unit total cooling capacity sensible cooling capacity calculation Yangzhou University Yangzhou Jiangsu Province China y 0 引言 风机盘管机组作为半集中式空调系统的末端 装置 其应用很广泛 由风机盘管机组的变工况特 性 1 4 可知 在不同的工况下 风机盘管的全冷量和 显冷量都是变化的 目前 国外风机盘管机组的选 用说明书中都附有各种工况下的性能曲线或性能 表 而我国绝大多数生产厂家的产品说明书中仅提 供标准工况下 5 6 的全冷量和显冷量 这给正确选 用风机盘管带来很大不便 机组的选用往往不合 理 7 8 不仅使室内温度过高或过低 影响人体的热 舒适 而且增大了初投资和运行费用 要正确选 型 应提供各种工况下机组的全冷量和显冷量的性 能曲线或计算公式 1 用效率法计算全冷量和显冷量 1 1 全冷量的计算 全冷量焓效率 h定义为 湿冷工况下流经盘 管的风量和水量为确定值时 盘管前后空气的实际 焓差与理想的最大可能焓差之比 9 10 即 h h1 h2 h1 hw 1 式中 h1 h2为流经盘管前后的空气的比焓 kJ kg hw为与进水温度相同的盘管表面薄层饱和空 气的比焓 kJ kg 故全冷量 Qt为 Qt G h h1 hw 2 式中 G 为空气流量 kg s 湿空气与盘管表面薄层饱和空气之间的全热 交换微分方程为 dQ Kh ha hw dF 3 式中 Q 为换热量 kW Kh为按焓差计算的全热 交换系数 kg m2 s ha为湿空气比焓 kJ kg dF 为微元面积 m 2 空气放出的热量和冷水得到的热量为 dQa Gdha 4 dQw Wdhw 5 式 4 5 中 Qa为空气放出的热量 kW Qw为 67 暖通空调 HV W 为水流量 kg s 由式 1 5 可得出焓效率的理论计算公式 h 1 e NTU 1 cr 1 cre NTU 1 cr 6 式中 NT U 为传热单元数 NT U KhF G cr为 热容量比 cr Gcp Wcw cp cw分别为空气和水 的比热容 可见 全冷量焓效率 h实质上为换热器的传 热效能 也是表面式空气冷却器的换热效率 由实验可知 在风机盘管使用范围内 进风状 态和进水温度变化不大 h仅与 G 和 W 有关 与 进风状态和进水温度无关 故对某一风机盘管来 说 h是 G 和 W 的函数 这样可用简化的实验公 式代替式 6 h A1vy m1Wn1 7 式中 vy为流经盘管的空气迎面风速 m s A1 m1 n1为常数 1 2 显冷量的计算 显冷量效率 s定义为 湿冷工况下流经盘管 的风量和水量为确定值时 盘管前后空气的实际干 球温度差与理想的最大可能干球温度差之比 9 即 s t1 t2 t1 tw1 8 式中 t1 t2为空气流经盘管前后的干球温度 tw1为进水温度 故湿冷工况下显冷量的计算公式为 Qs Gcp s t1 tw1 9 由实验可知 湿冷工况下的 s与流经盘管的 风量 水量和析湿量有关 而析湿量与进风状态 干 球温度和进风露点温度 和进水温度有关 可以认 为析湿量对 s的影响可以忽略 仅将 s看作是风 量和水量的函数 则 s可简化为实验公式 s A2vy m2Wn2 10 式中 A2 m2 n2为常数 1 3 h和 s的实验公式 通过在风机盘管机组性能测试装置上的测试 笔者将风机盘管机组 型号 T CR600B 的实测数 据 拟合成两个实验公式如下 h 0 094 8vy 0 352 1W 0 262 6 11 s 0 336 8vy 0 344 7W0 104 1 12 现将 h和 s的计算值与实测值进行比较 如 表 1 所示 表 1 h和 s的计算值与实测值的比较 测试工况 h s vy m s W kg h t1 ts1 tw1 实测值 计算值 相对误 差 实测值 计算值 相对误 差 1 4558027 0019 507 100 4390 4420 680 5750 5780 52 1 44107527 0019 457 100 5170 5210 760 6160 6130 48 1 1892027 0019 507 000 5310 5371 120 6470 6351 85 1 4492027 0020 007 100 5030 4990 780 6030 6030 00 1 4591027 0019 506 100 5080 4981 980 6030 6020 16 1 4492029 0019 557 100 4960 4990 600 6300 6053 96 1 44100827 0019 507 100 5110 5120 190 6130 6090 65 1 5592027 0019 507 000 4780 4861 670 6000 5891 78 1 4593327 0019 508 000 4990 5010 400 6150 6041 78 1 4591027 0019 507 000 5060 4981 580 6120 6031 47 注 ts1为湿球温度 计算值与实测值相比 h的相对误差在 5 以 内 s的相对误差在 10 以内 在工程上是允许 的 9 表 1 表明 应用于各种工况下 h的最大相对 误差为 1 98 s的最大相对误差为 3 96 除最 大相对误差外 其余都小于 1 85 均小于 5 和 10 的误差范围要求 这说明 h和 s主要受风量 G 和水量 W 的影响 而受进风参数和进水温度的 影响较小 1 4 计算举例 某测试工况为 进风干球温度 t1 27 0 湿 球温度 ts1 20 0 空气流量 G 910 85 m3 h 进水温度 tw1 7 1 供水量 W 920 kg h 试 求此工况下的全冷量 显冷量 解 焓效 率 h 0 094 8vy 0 352 1 W 0 262 6 0 499 由 t1 27 0 ts1 20 0 查 h d 图得 h1 57 560 J kg 由 tw1 7 1 查得相应的饱和 空气的比焓hw 23 020 J kg 则全冷量 Qt G h h1 hw 910 85 m3 h 1 2 kg m3 3 600 s h 0 499 57 560 J kg 23 020 J kg 5 233 W 而实测值 Qt G h1 h2 910 85 m 3 h 1 2 kg m 3 3 600 s h 57 552 J kg 40 190 J kg 5 270 W 两者的误 差为 0 70 显冷量效率 s 0 3 368vy 0 344 7 W 0 104 1 0 602 9 则显冷量 Qs Gcp s t1 tw1 910 85 m 3 h 1 2 kg m3 3 600 s h 0 602 9 1 01 10 3 J kg 27 0 7 1 3 662 W 而实 测值 Qs Gcp t1 t2 910 85 m3 h 1 2 kg m 3 3 600 s h 68 设计参考 暖通空调 HV 全冷量 5 230 W 显冷量3 740 W 若设计工况为 进风干球温度 28 0 湿球温度 20 0 进水温度仍为 7 0 风量和水量都不变 求风机盘管在此工况下的全冷量和显冷量 解 1 求常数 A 和A 由式 13 和 14 知 A Qt h1 hw A Qs t1 tw1 查 h d 图知 当进风干球温度为 27 0 湿球温度为 19 5 时 比焓 h1 55 8 kJ kg 由 tw1 7 0 查得相应的饱和空气比焓 hw 22 8 kJ kg A 5 230 W 55 8 kJ kg 22 8 kJ kg 10 3 J kJ 0 158 1 kg s A 3 740 W 27 0 7 0 187 W 2 求全冷量 Qt和显冷量 Qs Qt A h1 hw 0 158 1 kg s 57 4 kJ kg 22 8 kJ kg 10 3 J kJ 5 484 W 由进风干球温度 28 0 湿球温度 20 0 查 h d 图得比焓 h1 57 4 kJ kg 因 tw1 7 0 不变 故相应的饱和空气比焓仍为 hw 22 8 kJ kg Qs A t1 tw l 187 W 28 0 7 0 3 927 W 而该产品样本上注明此工况下提供的全冷量 为 5 440 W 误差仅为 0 80 显冷量为 3 900 W 误差仅为 0 69 因此这种名义工况的冷量转 换法的计算精度较高 3 结论 用效率法和工况转换法计算得到风机盘管在 不同工况下的全冷量和显冷量 在选型时采用是可 行的 而且可靠性高 但值得说明的是 工况转换 法中的设计工况是以风量和水流量不变为前提的 若风量和水流量与样本上不符 发生变化时 则不 同工况下的全冷量和显冷量计算只能借助于全冷 量焓效率 h和显冷量效率 s 因此 生产厂家在 产品样本上最好能附上全冷量焓效率 h和显冷量 效率 s的计算公式 这样既可以合理选型 保证空 调效果 又能节省初投资和运行费用 参考文献 1 马树连 赵旭东 曹天宏 变水量对风机盘管机组全 热 显热 潜热冷量的影响 J 暖通空调 1994 24 2 16 18 2 Wang C C Hsieh Y C Chang Y J et al Sensible heat and friction characteristics of plate fin and tube heat exchangers having plane fins J International Journal of Refrigeration 1996 19 223230 3 戎卫国 张宏宁 李鹏翔 风机盘管机组的技术经济评 价 J 暖通空调 2002 32 4 100 101 4 Wang C C Chi KU Chang YJ etal An experimental studyofheattransferandfriction characteristicoftypicallouverfin and tubeheat exchangers J International Journal of Heat and Mass Transfer 1998 41 817 825 5 中国电子工业部 JB T 4283 91 风机盘管机组 S 北京 中国标准