舒适空气调节系统中,作为制冷剂的冰浆与冷却水的较量知识

1、舒适空气调节系统中，作为制冷剂的冰浆与冷却水的较量知识 2009-09-01 11:04:51 阅读17 评论0 字号：大中小 订阅 摘要： 这篇报告指出的是：为了达到舒适的空气条件所设计的冰浆系统的实验结果。系统的制冷量为：37.5kw。冰浆是在利擦型发电机中产生的。这种发电机是单级压缩系统的一部分，它的工作介质为最早的制冷剂：R404A。冰浆、水的混合物组成了第二冷却媒介。这通常应用在名为环型风机的换热器中，这种风机由铜制成，它的内径为9mm，铝翅片厚度为0.1mm.。 这次实验研究目的是：对系统运行中应用的冰浆与水作为古典的第二冷却媒介进行分析。这个比较研究涉及到所有的换热器表面、工作流

2、体的质量流速、热力学特性。 这篇报告的结论是：无论从能量还是从内部舒适度考虑，冰浆都是一个较好的选择。 关键词：空气调节 冰浆 1、简介 这篇报告指出了应用同样的空气冷却器而使用不同的冷却媒介：冰浆和冷却水，所得到在热力学特性上相对的实验结果。相对于以冷却水为基础的古典空气调节，冰浆是一个可行的选择，它的优点众所周知且不会被拒绝。在这些条件下，这次研究是要从以下的观点来测量冰浆相对于冷却水的优点。 u 达到同样冷却效果和同样传热区域下所需要的冰浆流速。 u 在冰浆运行中，达到同样的冷却效果所需要的传热区域。 2、实验情况 在实验室研究条件下，使用冷却媒介冰浆和冷却水来冷却空气的相对研究已经实行

3、了。这次研究的安排如图1和照片1所示。 正如两图所示：这次研究由3个主要阶段组成： （1）冰浆生产系统：最大制冷量7.5kw，工作介质：R404A。利擦发电机将1m3的冰浆储藏容器填满。为了防止容器中的冰粒凝结，双层系统（水溶液和冰粒）在容器内部和外表面要不断的通过泵实现再循环。冰质量分数由自动化系统控制，它是在电阻原理下运行的。冰浆生产系统被放置于空气冷却器上部的平台上。 （2）紧密接触的垂直空气环：由20mm厚的三明治型的分离隔板构成,外部覆盖的是薄铝片。空气环包含了它内部降低水平分枝上研究的空气冷却器，即空气调节系统的消费者。空气处理单元元也处于空气环内部同样低的水平分支上，它的作用是使

4、空气冷却器入口处的空气参数维持在一定值。为了达到这个目的，空气处理单元由空气冷却器、空气加热器和功率为3000m3/h的风机组成。冷却/加热换热器所需要的冷/热水是由实验条件下的生产水处理系统提供的。 （3）在与空气调节系统用户相似的条件下，对空气冷却器进行的测试。这是一种翅片状的铜环，它的长 度是0.4m，内径是8mm。铜环由4个隔板和10个水平交错的管道组成。长方形的平板翅片由0.1mm厚的铝片制成，它的面积是0.65×0.25m。和冰浆/冷却水相接触的内部表面面积为0.40192，与空气相接触的所有的外部表面面积是7.47。 图1也示出了测量装置和它们的们位置。下面的参数已经通

5、过实验测量出来： 在空气侧空气冷却器入口和出口的温度和相对湿度。 在冰浆侧冰质量分数，空气冷却器入口和出口的温度、流速。 在冷却水侧空气冷却器入口和出口的温度、流速。 为了测量空气冷却器入口和出口处的空气温度，已经使用了两个交错组合的网格，且每个网格都有5个测量点。空气温度已经作为平均值被计算出来。根据当地标准要求，空气冷却器出口的交错部分的空气速度已经测量出来。 测量设备：用来测量空气温度的K型热电偶，它的精度为+0.25；用来测量冰浆和冷却水流速的DonJoss测流计；用来测量空气流速的风速表，精度是3%。 3、实验方法 已经测试了分别用冰浆和冷却水作为冷却媒介的空气冷却器。对比的标准是空

6、气侧相同的温降，即相同的冷却效果。 在下面条件下，已经实施了相对比的实验研究。 冰浆：通过浆供应泵不同的频率所得两种不同的体积流速，产生不同的冰浆流速（1.88m/s和2.52m/s）；空气入口处冰质量分数为10%，15%，20%，空气冷却器出口处为0；空气冷却器入口处的冰浆温度为-1。 空气：空气冷却器入口的温度为28；冷却器入口的相对湿度为50%，体积流速为2000m3/h。 水：冷却器入口的温度为6；温度升高的最大值为6。 在给定的入口空气温度和空气流速下，在空气冷却器出口，为了使得冰质量分数为0%，冰浆的体积流速已经更改。1520HZ证明是最合适的数值。与冰浆入口和出口相连的透明管道部

7、分使用视觉确定冰浆成分成为可能。考虑到相同的入口水温（大约为6）和通常下水温升高的最大值（大约为6），在使用冷却水作为冷却媒介条件下，为了使空气侧达到相同的温降，已经调整冷却水流速来满足这个条件。 所有的计算都是以可靠的测量数据为基础的，这些数据和在运行规定下达到稳定状态的数据是一致的。这种规定特点是：测量参数每隔10分钟所测的10组连续读数最大可以有5%的变化。计算中使用的数据代表了测量参数的平均值。在考虑数据可靠性时，另一个要求是：冰浆到空气、冷却水到空气的能量平均偏差是10%。 4、实验结果 测量参数如表15所示。 使用冷却水作为冷却媒介时，空气冷却器的表面积根据下面等式和所有的传热系数

8、被认为是常量的假设 已经估算出来；考虑到R受冷却媒介和空气侧参数的影响很小，这种假设是可以接受的。不仅空气流速和空气温度为常数，而且测试的空气冷却器的几何外观也保持不变： 这里： 使用冷却水作为冷却媒介的制冷量，w； 使用冰浆作为制冷媒介的制冷量； 使用冰浆/冷却水作为制冷媒介所需要的热量传递表面积； 使用冰浆作为制冷媒介的对数平均温差； 使用冷却水作为制冷媒介的对数平均温差； 表5示出的是：使用冷却水作为制冷媒介的空气冷却器的传热面积的数值。 5、讨论 5.1 考虑制冷媒介的流速 考虑到同样的传热面积,在空气侧得到相同的温降所需要的冷却水流速的增量是根据表3、表4中的数据得到的。流速增加的百

9、分值如图2所示，冰浆的体积流速作为冰质量分数的函数。 图2表示的是预期的曲线，也就是：为了补偿冰潜在的热量混合，冰质量分数的提高要求冷却水流速的提高。同时，绘制在图2中的数据也表示出：冷却水流速的增加和冰浆体积流速无关，也就是和环交错部分所有考虑到的冰质量分数下的冰浆流速无关。 根据这次实验研究，当冰质量分数为10%，达到同样制冷效果要求将冷却水流速提高30%；然而当冰质量分数为15%时，达到相同制冷效果要求将冷却水流速提高50%；当冰质量分数为20%时，要求将冷却水流速提高67%。 5.2考虑热传递的制冷面积 空气侧达到相同温降所需要的热传递制冷面积的增量是根据表3，4，5中的数据得到结果的

10、。面积增加的百分值如图3所示，考虑到的冰浆体积流速作为冰质量分数的函数。 图3示出：为了满足相同制冷效果的条件，即得到相同空气温降，当冰质量分数提高时，空气冷却器的热传递表面积也需要增大。 阐述主要通过对数平均温差来给出，与冷却水相比，在空气冷却器运行中使用冰浆作为制冷媒介的对数平均温差的数值明显较高。相同的图说明，当体积流速增加时，空气冷却器表面积增加的百分值需要较高的数值。这种趋势可以通过混合物中冰数量的不断增加来阐释。 根据实验研究，与10%的冰浆空气传热面积相比，达到相同的制冷效果，需要将冷却水空气的传热面积增加25%；与15%的冰浆相比，需要增加33%，与20%的冰浆相比，需要增加3

11、5%。 5.3 考虑房内舒适条件 当空气冲刷传热表面时,冷空气所依照的标准作为表面温度的函数是不同的:如果使用冰浆作为制冷媒介,表面温度为0；如果使用冷却水作为制冷媒介,表面温度为9。对于较低的表面温度，在相同温降下，空气的焓值变化较大，所以，与水冷却空气相 比，进口空气的相对温度较低。低的相对温度标志室内舒适情况。与冷却水相比，使用冰浆作为制冷媒介的优点非常明显。上述提到的现象通过实验数据列在表6中。 表6中的实验数据示出：在所有条件下，通过冰浆来制冷的制冷量很高。通过冰浆提供的表面温度也较低。 6、结论 考虑制冷媒介流速 根据实验研究，由10%20%的冰质量分数提供的制冷效果与将冷却水流速提高3