湿球温度的计算

3 8 制冷技术 2 0 0 8 年第 4 期 湿球温度的计算及应用 荣剑 文采 ( 开利空调冷冻销售( 上海) 有限公司， 上海2 0 0 0 0 1 ) 【 摘 要】 湿球温度 很难通过直接测量精确获得， 本文给出 一简便计算公式， 并通过一小段程序计算可精确得出湿球温度。 湿球温度参数已在冷却塔风机控制、 冷却塔冬季免费供冷等多处得到了工程应用。 【 关键词】 水蒸汽饱和压力； 焓值； 湿球温度； 风机控制 Ca I c u l a t i O n a n d a p p l ic a t iO n O f we t b u I b t e mp e r a t u r e R 0 n g J i a n we n ( C a r r i e r a i r c o n d i t i o n i n g&r e f r i g e mt i o n s a l e s( S h a n g h a i )C o ，L t d ， S h a n g h a i 2 o 0 0 0 1 ) 【 A b s t r a c t 】 It d im c u lt t o m e a s u r e w e t b u l b te m p e r a tu r e d i r e c d y a n d a c e u r a te ly T h e a r t ic le p r 0 v id e s a s im p le f0 r rIlu 1 a A f te r m n n i n g a s e g me n t p r o a m w e c a n c a l c u l a t e WB T a c c u r a t e l y WB T c 0 u l d b e印p l i e d t 0 c 0 0 l i n g t o w e r f a n c o n t r o l i n s u m m e r a n d t o t h e j u d g m e n t 0 f t h e u s e o f” f e c o o l i n g ” b y c o o l i n g t o w e r i n wi n t e r a s we 1 1 【 K e y w o r d s 】 s a t u m t e d v a p o r p r e s s u r e ， e n 出 a l p y ， w e t b u l b t e m p e r a t u r e ， f a n c o n t m 1 0前 言 通过传感器直接测量湿球温度十分困难。目前 市场上的湿球温度传感器往往是内置运算处理芯片 ， 通过测量干球温度与相对湿度计算出湿球温度 ， 并转 换成标准模拟量电信号。本文介绍了一个简便计算 公式 ， 并利用程序巧妙的计算出湿球温度。湿球温度 参数已在空调暖通领域许多方面得到了工程应用。 1 湿球温度计算 在计算湿球温度前需要计算水蒸汽饱和压力 。 通过 H y l a n d we x l e r 方程式 J ， 已可以精确计算出 水蒸汽饱和压力， 但该公式复杂， 计算量很大。这里 提供另一较为简便的计算公式 J ： ( s 一 ) P =6 1 1 2 e 面百一 ( 1 ) 式中： 一干球温度， q C ； P 一 时的水蒸汽饱和压力 ， P 。 公式( 1 ) 的计算值与使用 H y l a n dwe x l e r 方程 式获得的数值相差很小。在干球温度 0 一9 O 区 间， 该偏差小于 0 0 5 。 再通过以下两个公式_ 3 可求得湿空气焓值： d-0 6 2 1 9 丽 ( 2 ) = 1 0 1 +( 2 5 O 0+1 8 4 ) d ( 3 ) 式中 一相对湿度， ， 其数值范围是 0 1 0 0 ； d一含湿量 ， k k g 干空气 ； 一 湿空气焓值， k J 干空气。 所以， 当已知 干球温 度 和相对 湿度 ， 根 据公 式 ( 1 ) ( 3 ) 即可计算出湿空气焓值 h 。 湿球温度是在定压绝热条件下 ， 空气与水直接接 触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度 。即， 湿空气 焓值保持不变， 相对湿度为 1 O 0 时对应的温度。若 已知湿球温度 ， 可利用公式( 1 )( 3 ) 的变形 ， 即公式 ( 4 )( 6 ) 计算出该湿空气焓值 。 ( -s ， s 一 ) P = 61 1 2 e P _0 6 2 而 =1 0 l +( 2 5 O 0+1 8 4 ) d 式中 一湿球温度， c 【 = ； P 。 一 水蒸汽饱和压力 ， P ； ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) 采 作者简介： 荣剑文( 1 9 7 2一) ， 男， 高级工程师， 主要从事空调控制系统设计。通讯地址： 上海市九江路 3 3 3 号金融广场3楼， 开利空调冷冻 销售( 上海) 有限公司， 邮编： 2 0 o o o 1 。 龟子邮箱： d a v i d _ m n g c a me r u t c c o m， 电话： 0 2 l 一 2 3 0 6 3 3 8 9 ， 手机： l 3 8 0 1 7 7 0 4 9 6 。 2 0 o 8年第 4期 制冷技术 3 9 d 一含湿量 ， k g k g干空气 ； 一 湿空气焓值， k J k g 干空气。 通常情况下干球温度和相对湿度是容易测量的 ， 是已知值。湿空气焓值 可以通过公式( 1 ) 一( 3 ) 计 算 ， 也是已知的。根据湿球温度 的定义 ， 当湿空气焓 值 = ， 可以根据公式( 4 )一( 6 )得到以 公式 ( 7 )来计算湿球温度 。 = = 1 0 l +0 6 2 1 9 ( 2 5 0 O+1 8 4 ) ( s s 一 ) 61 1 2 2e 面 _ - 1 0l 3 26 6l1 2 e 1 丽 ( 7 ) 在实际工程中依靠方程式( 7 ) 来计算湿球温度 显然是十分 困难 的。可以编写一小段程序让计算机 或控制器计算得 出 。 该程序的思路是 ： 先假设一湿 球温度值， 通过公式( 4 )( 6 ) 可计算出 ， 把 与 通过公式 ( 1 )( 3 ) 计算 出的 进行比较。 当 ， 减小一些该湿球温度数值， 计算出 新的 ， 再与 进行 比较 。 多次 比较后将得出一合适 的湿球温度值 ， 与其对应的焓值等于 。 通过以上方式计算得 出的湿球温度有较 高的准 确性( 当然也取决于干球温度 、 相对湿度传感器精度 及控制器( 计算机) 计算精度) ， 与相对湿度传感器有 同等级的精度 。所 以可完全替代昂贵的湿球温度信 号变送器 。 2 湿球温度的应用 湿球温度在暖通空调领域有着广泛的应用。 开式冷却塔是利用水和空气的接触 ， 通过蒸发作 用来散去制冷空调 中产生 的热量的一种设备 。进人 冷却塔内的冷却水与被吸人塔内的干燥 、 低湿度室外 空气之 间存在着水分子的浓度差和动能压力差 ， 在塔 内静压 的作用下 ， 水分子不断地 向空气 中蒸发 ， 成 为 水蒸汽分子， 剩余的水分子的平均动能便会降低， 从 而使循环水的温度下降。 可 以看 出， 冷却水降温除与空气 的干球温度有 关， 还与空气的湿球温度有关。只要水分子能不断地 向空气中蒸发， 水温就会降低 ， 这也就是潜热交换。 但是， 水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当 与水接触的空气不饱和时， 水分子不断地向空气中蒸 发， 但当水气接触面上的空气达到饱和时， 水分子就 蒸发不出去 ， 而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的 水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数 量， 水温保持不变。所以理想化的冷却塔出水温度最 低等于室外空气的湿球温度 。由此可以看出， 与水接 触的空气越干燥( 湿球温度越低) ， 蒸发就越容易进 行 ， 水温就容易降低。可见室外空气的湿球温度也是 制约一台冷却塔散热能力的因素之一 。 在很多工程案例中， 开式冷却塔的风机启停或转 速控制通常是把出水温度与出水温度设定值进行 比 较 ， 以决定风机 的启停或转速。对 于压缩式制冷机， 进入机组的冷却水水温越低 ， 机组的制冷量也有所提 高。 啦i 磊 2 ， 9 21 J I 8 3 冷却水温度， 图 l 冷却水温与制冷量的关系 图 1 是某国外品牌压缩式制冷机冷却水温 与制 冷量的曲线图 J ， 其额定工况在冷却水 2 9 4 cI = 时制 冷量为 l 9 3 4 k w， 随着冷却 水温 的降低 ， 机组 的制冷 量可提升 到 2 2 6 1 k w。所 以通 常希 望冷却塔 的出水 温度较低， 因此会把出水温度设定值设得较低， 如 2 1 。这样就会产生这样的一个问题 ： 在夏季， 冷却 塔 的出水温度往往 远高于 2 l ， 所 以根据上述 的控 制逻辑冷却塔风机会全开或满转速。冷却塔风机没 有任何 的节能可能。 现用室外湿球温度 + 冷幅作为冷却塔出水温度 设定值， 冷却塔出水温度与该设定值进行比较来控制 冷却塔风机的启停或转速调节。冷幅是指出水温度 与湿球温度的差值。冷幅虽然与冷却塔性能、 室外干 球温度有关 ， 但在夏季可以近似认为该值不变。 以上这种控制冷却塔风机的最大好处是 ： 当出水 温度接近于室外湿球温度 +冷幅时 ， 说明在该室外空 气条件下冷却塔已达到了最大的散热性能， 再多开冷 却塔风机也不能或降不了多少出水温度。这种情况 下就有可能因少开风机而节能。 冬季利用冷却塔来免费取冷也需确切地知道室 外空气湿球温度。如需要 7 的冷水 ， 板式换热器换 制冷技术 2 0 0 8 年第4期 热温差是 2 ， 冷却塔的冷幅是4 ， 可知此时的室外 湿球温度必须 1 才 能制取 7 冷水 ， 从而具备免 费供冷能力。这样， 室外湿球温度就成了判断是否使 用冷却塔免费取冷 的依据。 3结语 3 1 本文根据空气 的干球温度 ， 通过一简便公 式计算出水蒸汽饱 和压力 ； 再根据空气 的相对湿度 ， 求得空气的含湿量和焓值； 最后通过编程计算， 逼近 求得空气的湿球温度， 避免了求解复杂的方程式。 3 2 湿球温度参数可应用于夏季冷却塔的风机 控制 ， 实现冷却塔的节能控制 ； 湿球温度参数也可作 为冬季是否能使用冷却塔免费供冷的判据。 参考文献 1 Hy 1a n d w，we x I e r A，1 9 8 3 a F 0 丌 n u l a t i o n s f 0 r t h e t h e 肿o d y n a mi c p r 0 p e r t i e s 0 f t h e s a t u r a c e d p h a s e s 0 f H2 O _I Jm 1 7 3 1 5 K 协 4 7 3 1 5 K J A s H R A E T r a n s a c t i 0 n s 8 9 ( 2 A) 2 C a 捕e r c 0 r p 0 r a l i 0 n c 0 r t c 0 n t r o l l e r F l 0 w c h a n Md n u a 1 M u S A： C a e r C o r p o r a t i o n，1 9 9 9 3 赵荣义， 范存养， 薛殿华 ， 钱以明空气调节 M 北京： 中国建筑 工业 出版社 ， 1 9 9 4 1 1 4R o n B e l i v e a u A p p 1 y i n g 1 9 x R V C h i 】 l e I s i n V a r i a b l e P r i m a r y s y s t e m s M u s A ：C a e r c o I p o r a t i 【 Jn ， 2 O 0 3 7 霍尼韦尔特殊材料集团完成亚太技术 中心扩建 中国“ 智” 造 全 球共 享 霍尼韦尔( 纽约证交所交易代码： H O N ) 特殊材 料集 团于 2 o 0 8年 1 0月 2 2日宣布 ， 已完成亚太技术 中心的扩建。扩建后的技术中心将具备从小规模实 验研究到可提供工业化量产样品的能力 ， 从而可以更 好地服务 于亚太及全球 的市场需要。 此次扩建后技术中心的实验室面积 由原有 1 7 0 0 平方米扩大到 6 1 o 0平方米 ， 并在原有 1 6个独立实验 室的基础上新增 1 4个独立实验室 ， 包括百级洁净室、 高温热泵实验室 、 P V c( 聚氯 乙烯 ) 高性能特殊润滑剂 的开发测试实验室等。 此次扩建是霍尼韦尔公司位于上海张江的研发 中心整体扩建的一部分， 整体扩建总投资超过 1 3 5 0 万美金 。 “ 位于上海 的亚太技 术 中心是特殊材料集 团全 球研发体系的重要组成部分。 ” 霍尼韦尔特殊材料集 团副总裁兼亚太区总经理张宇峰博士表示 ， “ 此次扩 建显示了公司对亚太地区的持续承诺， 以及通过技术 创新服务亚洲和全球客户的信心。 ” 为支持中国及亚洲地区 日益增长的客户需求 ， 霍 尼韦尔特殊材料集 团于 2 0 0 4年底在上海张江高科技 园区建成了亚太技术中心 。技术 中心开展 了一系列 节能 、 环保领域的研究项 目。技术中心 目前 的重点研 究项 目包括用于光伏太 阳能电池新型材料的研究 ， 有 效利用 自然能源和循环利用废热的高温 热泵工质研 究 ， 新代柔性显示材料研究等等。到 目前为止 ， 技 术