家用空调器的设计说明

1、目录序言 2第一章 压缩机的选型计算 4第二章 两器的设计计算 6第一节冷凝器的设计计算 6第二节蒸发器的设计计算 11第三章 系统制冷剂充注量的估算 20第四章 毛细管的选择定型 22第五章 电气控制 24第六章 管路设计 27第七章 焓差法测量制冷量的原理和装置 28第一节 焓差法测试空调器性能的理论推算方法 -28第二节 房间空调器焓差实验室 37总结 41致 42参考文献 43序言中央空调系统一般都应用在各种大型的商用办公楼、豪华大酒店等设施中，应该说其使用功能是比较卓越的，环境也比较舒适，但其设施过于 庞大，需要专门机房空间进行控制管理，购买费用高，耗能量大，运行成 本过高，一般的家

2、庭、住宅楼、别墅或者小型商业办公楼不会考虑安装中 央空调系统。普通的家用分体式空调或者窗式空调虽然价格要低于大型的中央空调，也易于安装，但是其使用性能效果要低于中央空调，而且如果是大面 积空间或多居室住宅，就需要安装很多的空调，不仅操作控制增加了困难， 这样室外机太多，也影响了楼房的美观度，给生活环境增加了负面影响。 所以说，大面积家庭或者小型的商用办公环境一般都不会选择普通家用空 调，当然也不会购买中央空调，而是购买小型中央空调中的两类代表性产 品家庭中央空调与商用空调。巨大的市场需求空间，决定了商用空调未来前景十分看好，其市场容量令厂家和商家尤为乐观。目前，志高空调公司已研发生产了KFR-

3、75FW和KFR-120FW两种机型风管机，为了满足市场需求，增加市场竞争力度， 公司将新开发一种制冷量介于上面两种机型的高压风管机，其型号为：KFR-88FhW。该机具体参数要求如下:制冷量W能效比制热量W性能 系数出风背压Pa风量m3/h电源8800> 2.210560> 2.81201502100 2300380V50HZ在本次设计过程中，我在公司里面主要负责空调性能匹配方面任务， 因此把毕业设计重点放在冷凝器和蒸发器的设计计算以及实验性能匹配 上，电气控制只作简单说明。其它方面比如钣金结构、工艺流程、商检参 数等由专门工程师负责，在此不作详述。第一章压缩机的选型计算压缩机在

4、正常工作时，排气温度ts 85 C,蒸发温度t07.2 C ,冷凝温度tk 54.4 c，出 口温度 46.6 C。查 R22lg p h图得:h1258KJ / kg ; h2408KJ /kg ; h4446KJ /kg ; V3 40L/kglg P46.6 C7 6 /54.4 C 57.2 C压缩机制冷能力：011000W80%80%-工程经验值。流量:Mrq0(h2 h1) 408 258110000.0734 kg/s 264.15kg/hVrMr V3264.15 4010566L/h10.566m3/h压缩机转速为2900rpm,所以排气量V:10.5666V 2900106

5、603V=60.7cm/rev由于压缩机的性能参数是在高温工况下测试的，而在实际运行中，冷凝温度一般在50C左右，较测试值低，因此可选择小于计算值的排气量。为使压缩机充分发挥制冷能力以及高效率、长期运行，根据压缩机能力和排 气量，选取型号为350DHN-56C的万宝压缩机。其主要性能参数如下:产品型号350DHN-56C2电源形式三相产品规格3.5HP制冷量W10270吸气容积 cm3/rev56额定输入功率Kw3.3额定工作电流A6.2性能系数COP值W/W3.14声功率级噪音值dB (A)< 68工作电压围V342418制冷剂R22冷却方式自然空冷连接管外吸气mm22径排气mm 12

6、.7种类三相感应电动机电 极数2动绝缘等级F机 启动方式直接绕阻连接Y堵转电流A40.2电源3 380V 50HZ设计装置时，需要有一定的设计裕度，即配用压缩机的能力要比额定制 冷能力大10%-20%这样，当热负荷发生剧烈变化是时，装置也能满足要 求。另外，一般在装置设计时，两器的换热面积都应比设计计算时大一定 的裕度，但出于成本考虑，对于在相同的设计裕度情况下，两器所增加的 成本较大，而压缩机增加的成本很少，故将两器的设计裕度一部分落到压 缩机上，这样就会在保证装置性能的同时使整机成本降低。第二章两器的设计计算第一节冷凝器的设计计算1.确定冷凝器热负荷及空气流量有关设计温度参数如下：冷凝温度

7、tk 50 C,蒸发温度to 5 C,进口空气干球温度tai 35 C,出口干球温度tao 43 C由文献查得R22在tk 50 C、to 5 C时，冷凝器负荷系数 负荷：C01.24 C,则冷凝热Qk Co Qo 1.24 880010912W进出口空气温差tao tai 43 35 8 C,则空气流量QkCpa (taotai)1091231.092 1.013 8 103=1.234m3/s室外温度t=35 C时空气密度，取1.092 X 103Cpa 空气定压比热，取1.0132.结构初步规划选定迎面风速Wf 1.4m/s ,沿气流方向排数Nl 1排 片式。冷凝管用9.52 0.75m

8、m的紫铜管（螺纹），外套 翅片节距Sf 1.5mm,纵向管间距S1 25mm ,翅片宽度S?冷凝器采用顺排套0.12m m厚的铝片;22mm。套片管单位管长的翅片面积:2 (S&db4Sf2 (0.025 0.02220.0097640.001520.634m /m翅片间管子外表面积:db(1 日Sf面积ff3.计算空气侧换热系数a。及翅片效率按选定的翅片参数0.000120.00976 (1)0.001520.0061m2/m故翅化系数:0.6340.00610.0080225.42fb 0.634 0.00610.6401m /mAfAmin(S1db)(Sff)S1Sf(0.02

9、5 0.00976)(0.00150.00012)0.025 0.00150.561故最窄截面风速:1.40.5612.5m/s当量直径:deq2(Si db)(Sf f)(S db) (Sff)2 15.24 1.3815.24 1.382.53mm进出口空气的平均温度:amtaita035432查空气的热物性表，得v 17.5 10 6m2/s ；f 0.02643W/(m k); f 1.0955kg/m3deqVf2.5 2.53 10317.5Ld eq222.538.70L沿气流方向翅片长对于平套片翅片管簇空气侧换热系数可按下式计算:a。其中0.518nf Re fdeq(右)d

10、eq0.02315 丄d eq0.000425(丄)2d eq3 10 6(丄)3d eq0.347C=A(1.36- 0.24Ref )=0.441000N=0.45+0.0066 =0.51deqM=-0.28+0.08 邑=-0.251000代入上式得:2=54 W/m k_0.44 0.02 6 4 3 361.40.518.7 0.25a 0=0.00253对于顺排翅片管簇Bdb22976=2.2541= 1.28 p:02 =1-282.254122 02 =2.792当量翅片高度：,dbh =(1)(10.35ln)2:0.00976(2.792 1)(10.351 n 2.79

11、2)2=0.01189翅片参数 m=占二 V20320W012 =66-6入f铝片导热系数，取 203 W/m- k故翅片效率th(mh )n f=th(66.60.01189)th(0.8)=0.83mh66.60.011890.8表面效率n s=1-上(1 f。f) 10.634 “(10.83)0.830.64014.计算管侧冷凝换热系数a iR22蒸气在管冷凝时的换热系数可按下式计算：1 1 1ai 0.683(殆皿仇 tw) 4 di 4假设tw 46 C,查表得，R22气在tk 50 C,亜旦=48.5 C下21的 rs4 =19.811,Bm=66.84,因之1 1a i =0.

12、683 19.811 66.84 0.00802; (tk tw) 41=3022 (tk tw) 4tw管壁表面温度； t m水膜平均温度。如忽略铜管热阻和接触热阻，由管外热平衡关系：a i n di (t k-t w)n s a 0f 0(t w-t a)3022XnX 0.00802 X (50-t w)z =0.83 X 54X 0.6401 X (tw-39) 解上式得tw=46.2 C非常接近，可不必重算，1故 a i=3022(50-46.2)4 =2164.5 W/m2 k5. 计算传热系数及传热面积2取污垢热阻 ri=0,r 0=0.0001 m k/wt f01sa

13、6;则 K0=-1 (i= 1=25.4_0.00075 0.640110.0001 -2164.5395 0.02750.83 542=31.5 W/m k平均传热温差为0 m 8=10.5 C,tk ta1 50 35InIntk ta250 43故需要的传热面积：Qk109122Fo二-33.0 RTK0Qm 31.5 10.5所需翅片管总长：Lt = P 33 =51.55 m f 00.64016. 确定空冷冷凝器的结构尺寸选取垂直气流方向管排数nb=38,沿气流方向排数ni=1,则宽 A=5155 =1.36 mnB nL 38 1高 B=rBX S1=38X 0.025=0.95

14、 m深 C=nX S2=1 X 0.022=0.022 m则迎风面积：A二AB=1.36X 0.95=1.29 m2实际迎面风速为：Wf= 仏 1234 =1.0 m/sAf1.29与原假设的迎面风速相近，不再另作计算。7. 计算空气侧阻力及选定风机由式 P=9.81 x AX （丄）wmax1.7 Padeq可求得空气横向六过整套片顺排管簇时的阻力 P=9.81 X 0.0113 X 8.7 X 1.0955 2.51.7=5.35 Pa故空冷冷凝器所需风机的额定风量 Va=1.234m/s二74.04m 风机静压Hst=6 Pa,2 2全压 H二H+Hy= Hst + 6 1.0955 1

15、 =7 Pa22注：冷凝器和风机风叶具体参数见第二节后的表格。第二节蒸发器的设计计算蒸发器：表面式空气冷却器蒸发器。进口空气干球温度ta1 27 C,湿球温度ts1 19 C。管R22蒸发温度5 C,大气压力P 101.32kpa。要求出风参数是ta2 17.5 C, ts2 14.6 C,蒸发器的制冷量3/minQ08800W。Sf 1.8mm。1、 传热管选用 9.52 0.75紫铜管。翅片f 0.12铝片,横向管中心距SinL 3 排。dbdo 2 feq4(Si2(s?S225.4mm,纵S2 22mm。管簇按正三角形叉排排列，管排数9.52 2 0.129.76mmdb)(Sfdb

16、Sf2 (25.4 9.76) (1.8 0.12)25.4 9.76 1.8 0.123.03mm22(S1S2db )422 (25.4 22 9.76 )41.8 10 320.538m / mfbdb(Sff)9.76 (1.8 0.12)0.0286m2 / mSf 10 31.810 3ftff fb 0.5380.028620.5666mm/mSf103(9.52 0.75) 10 30.02754mm2/md mdi(9.520.75 2)10 30.02518mm2 /m0.5666fi 0.0251822.5min(Sff)(sdb)S1Sf(1.8 0.12) (25.4

17、 9.76)25.4 1.80.5752、确定空气在蒸发器的状态变化过程由给定的 进出风参数查湿空气的图I d得出:t a1=27C一一一t mt a2=17. 5$2R22焓湿图d(g/kg)I155.6KJ /kgI240.1KJ / kgd111.1g / kgd29.2g / kg在湿空气的图d上连接空气的进出口状态点1与状态点2,并延长与饱和空气线1)相点 w 的参数是Iw 29.5KJ /kgtw9 °C ,dw7.13g/kg(da)。在蒸发器中空气的平均焓ImIw "229.5lnb_JI 2 I * w55.6 40.7_ 55.6 29.5In40.7

18、29.547.1KJ/kg3、循环空气量的计算d图上按过程线与Im 47.1KJ/kg(d a)的线的交点读得tm 21.4 C ,10g/kg(d a)由式 1 2.46 dm dw ,求得析湿系数 tm t wGdad色也空2126kg/h1255.6 40.7在进口状态下的干空气比容RaT1 (10.0016d1)故空气的体积流量a Gda 12126 0.8661841m3/h287.4 (27327) (10.0016 11.1)31013200.866m kg为确保蒸发效果，要加大空气流量，工程经验值取1.15倍，va1.15va 2100m3/h4、气侧换热系数的计算先计算在迎面

19、风速wf2.5m/s时空气侧的干换热系数翅片沿气流方向长L4 0.022 0.088m，当量直径deq 3.03mm0.00303m最窄截面处风速:WmaxSf Sf(Sf f)g db)1.8 25.4 25(1.80.12)(25.4 9.76)4.35m/S查得空气在22 C下的物性Kf 15.88 10 6m/s；2.53210 2W/(m k)故丄d eq008829.04;0.00303RefWmaxdeq仙 0.00303。少忖15.88106由公式0.5180.02315 d eq°.000425士)2A(1.360.24Ref话)0.450.28008Ref求得 A

20、=0.13 C=0.151n=0.642 m=-0.214L代入公式a0 CRen(Jd eqd汁并乘以叉排增强系数1 eq1.10，得0.0066 d eqa。丄 CRen(丄厂 1.1 deqdeq2.532100.6420.2140.151 83029.040.00303250.5W/(m k)按正三角形排列的管簇1.270.31.279.762.765当量翅高db(2 I1)(10.35ln9.76(2.765 1) (10.35 In 2.765)11.68mm2a0f fmw2 50.5 1.57204 0.12 10 380.5/m 1凝路工况下的翅片效率th(mwh )th(8

21、0.5 0.01168)fwmwh80.5 0.011680.782故当量换热系数aj(fwa。-f fb)1.57 50.50.782 0.538 0.028662.87W/(m2 k)0.538 0.02865、管R22蒸发时换热系数的计算由表0.16，出蒸发器时X21.0。贝y R22总流量7-10 ,对于，R22在t。5 C时，B 1.460。设R22进入蒸发器时的干度Gr188.48kg/hQ08.8 3600r(x2 X1)200.1(10.16)估计表面热流量qi 12000W/m2,按表9-6取R22的质量流速g 190kg /(m2 s)则R22的总流通截面188.48、19

22、0 36002.76 10 4m2每根管子的有效流通截面Aidi20.008025.05 10 5m2蒸发器的分路数刖5.5取Z 6每一分路的R22流量GdGr3600Z3600 6188.480.0087kg/s于是，R22在管蒸发时的换热系数.2 0.6 02 0.6BGd qi 1.46 0.0087 . qiaif0.00802°.6di0'60.610.23qi6、传热系数Ko及传热温差Qm的计算由于R22与润滑油部分互溶，故管污垢热阻可忽略，据文献介绍翅片册污垢热阻，管壁导热热阻和翅片与管壁间接触热阻之和为4.8 10 3m2 k/W 贝卩由K。1ftA1rrwr

23、sa fi0.004810.23qi0'662.870.02071"201qi如果不计R22的阻力对蒸发温度的影响，则传热温差为Qmtaita2ta1 t0 lnta2ta027 17.5厂偸 cln17.5 57、单位热流量及蒸发器结构尺寸的确定由上述结果可得q。k0Q016.8220.0207 r qi或 qiq°22.5 16.82 20.0207 飞 qi用试凑法解上式可得2qi 13000W/m213000577.8W/m222.5从而可求得所需要的换热面积FiQ0 竺00.677m2qi 13000Q°S800 15.23m2q。577.8据此

24、可以确定蒸发器的结构尺寸。所需传热管总长15.230.566626.88m迎风面积Ff Va21000.233m2Wf 2.5 3600800mm，高B 330mm，则实际迎风面积 Ff 0.8 0.33$25.4mm，故每排管子数为13取蒸发器长A已选用管间距B 330n1S 25.40.264m2。其总长深度方向计3排，两边各为13根管，中间取12根管，共38根管Lt 0.8 3830.4m它大于计算数值，约有13%的裕度。&空气侧的阻力计算在蒸发器中空气的平均参数比容VmRaTm 1Pb( 10.0016dm0.001dm287.4 (273 21.4) (10.0016 0.0

25、0877)101320 (10.001 0.00877)0.835m3 / kg密度1Vm31.20kg/m空气流过平套片翅片管簇，在干工况下的阻力可按下式计算Pd9.81A(二)(mWmax)1'7deq式中A考虑翅片表面粗糙度的系数，对粗糙的翅片表面A 0.0113,对光滑的翅片表面A 0.007。L沿气流方向的翅片长(m)。气流流过整套片叉排管簇的阻力比顺排管簇约增加20%Pd 9.81 0.0113 旦 (1.2 4.35)1740.1pa3.03由表9-7中根据析湿系数1.57查得系数1.23，由PwPd得PW 1.23 40.1 1.259.2pa注：蒸发器和风机参数如下：

26、冷凝器、蒸发器具体参数表冷凝器蒸发器管道材料:紫铜管紫铜管规格(mm x mm)© 9.52X 0.75© 9.52X 0.75外套铝片厚度(mm)0.120.12铝片形式:百叶窗波纹片翅片节距(mm)1.51.8沿气流方向排数13垂直气流方向排数；3813纵向管间距离(mm)2525.4横向管间距离(mm)22管簇排列形式r顺排正三角形叉排实际尺寸(mm x mm x mm)950X 980x 22800X 330x 66风机、风叶参数表室外侧室侧风机形式轴流风机离心风机电机型号YDK-200-6YSK-156/65-4极数64转速rpm8401400输入（输出）功率w(

27、200)600电源380V50HZ220240V50HZ风机电容10卩 F450V25卩 F450V风轮（叶）规格mmx mm© 566X167172X 192风轮数（叶片数）2黑八、蓝红（高） 黄（中） 白（低）192175 ”风轮形状第三章系统制冷剂充注量的估算室内侧风机接线图系统中冷媒的充注量对整机制冷能力有着很大的影响。充注量过少,蒸发器只有部分得到润湿，蒸发器面积不能得到充分利用，蒸发量下降， 吸气压力降低，蒸发温度降低，蒸发器出口制冷剂过热度增加，这不仅使 循环的制冷量下降，而且还会使压缩机的排气温度升高，影响压缩机的使 用寿命。充注量过多，不仅蒸发器积液过多，致使蒸发器

28、压力升高，传热 温差减小，严重时甚至会产生压缩机的液击现象，而且会使冷凝器冷凝后 的冷凝液体不能及时排出，使冷凝器的有效面积减小，导致冷凝压力升高， 压缩机耗功增加。由此可知，在一定工况下，系统存在一个最佳充注量的 问题。据有关资料介绍，对制冷剂为 R22的空冷式空调器而言，系统的制冷 剂充注量可用下式估算：G=0.5334V+0.2247Vk式中：G -系统制冷剂充注量，kg ；V h-蒸发器容积，L;V K-冷凝器容积，L。本设计中，由前面计算可知，蒸发器的传热管总长为32.3 m，冷凝器的传热管总长为38 m,相应的容积为：Vh= x di2x Lh= n /4 x 0.00802, 3

29、2.3 x 103 L =1.63 L4223V二一x di x LH=n /4 x 0.00802 x 38x 10 L =1.92 L4按上式可估算出该系统的制冷剂充注量为：G=0.5334x 1.63+0.2247 x 1.92=1.3 kg经过实验校正，充注量为1.3 Kg的机组制冷量不及格，排气、回气温 度都偏高，说明冷媒充注量太少。经过调整，最后确定机组的冷媒充注量 为 2 Kg。第四章毛细管的选择定型制冷剂在毛细管的两相流动过程十分复杂，难以精确计算，计算结果又往往与实际情况偏差较大，现行理论确定毛细管的长度及径只有图解法与类比法。而且毛细管的实际径与名义径之微小偏差对毛细管的长

30、度影响较大，因而无论是通过图解法或类比法求得的毛细管尺寸，都要经过在实 际装置中的运行试验，经校验和修正后，才能获得毛细管的最佳尺寸。我厂在毛细管的选定方面主要用类比法与实验法相结合，即在参考比 较成熟的同类产品，进行类比得出所需的毛细管的几何尺寸。类比法的原 理如下所述：根据制冷原理的热力计算可知，制冷量Q=qmXqo (其中qm为质量流量, qo为单位制冷量)，对于两台制冷剂和工况都相同而制冷量不同的空调器， 由于两者的qo相同，则有Qo1/Qo2=qm1/q m2当毛细管长度一定时，流量qm又与毛细管的流通面A成正比，即Qo1/Qo2=qm1/q m2=A1/A2故本机型的设计在参照本厂

31、一台比较成熟的制冷量为Qi=2.5Kw的空调器中所采用的毛细管3X1.4 X650 mm进行类比得：A1/A 2=Qo1/Qo2=2.5/8.8又因为 A1/A2=(d1/d 2)所以 d 2=2.63 mm故取用本厂现有规格为 4.o X 2.7 的毛细管。由小型制冷装置文献可知，(d1/d 2)4.6=L1/L 2故 L2=L1/(d 1/d2)4.6=65o/(2.63/2.7)4.6=733.5 mm所以由类比法初选毛细管为 4.oX2.7X73o mm。实验校正：在匹配时使用此规格毛细管，发现回气温度偏高，冷凝压力低，冷媒过热度大。此现象表明毛细管过长，节流程度大，使到冷媒循环量小，

32、蒸发完成得早。经过多次调试，当毛细管长度为500 mm寸，回气、排气、蒸发、冷凝等各温度较为合理，制冷量也达到国家标准。所以最后确定制冷毛细管为：4.0 X 2.7 X 500 mm在热泵制热情况下，只用制冷毛细管时，制热量达不到额定值。制热量额定值一般为制冷量额定值的1.151.2倍。即Q= （1.151.2） Q。根据公司以往经验并通过实验调试，当制热毛细管为950mm时，制热量合格。 最终确定制热毛细管为© 4.0X2.7X 1050mm。制冷和制热毛细管长度的不 同，在工艺上是通过一个单向阀来实现各自的运行情况。其接法如制冷原 理系统图所示。第五章 电气控制低压保护：压力过低

33、，低压开关动作进入低压保护高压保护：压力过高，高压开关动作进入高压保护 室温探头 : 检测室温度，管温探头：检测室盘管温度变化。 除霜：热泵制热时，室外温度较低，容易引起室外换热器结霜，从而影响 整机性能，为此，加设了除霜控制。制冷工作模式下的防结霜保护功能：1、 制冷工作时，压缩机连续运行10分钟后，若Tp< 1C,则进入防结霜保护，此时，压缩机、外风机关闭，风机微风运行。2、 防结霜保护过程中，若 Tp > 7 C,则退出防结霜保护，此时， 风机按原先的工作方式工作，而压缩机、外风机至少须停机三 分钟保护。室外机异常保护功能：1 、 制冷工作时，压缩机连续工作 5 分钟后，在压

34、缩机连续工作过 程中，若Tp持续20分钟高于25C,则定时灯闪亮（5次18秒）, 指示室外机异常；若又持续20分钟高于25C，则空调器保护关 机，定时灯仍保持闪亮状态。 （定时、睡眠、经济运行、大功率 运行状态下亦如此）2、 室外机异常期间，若 邛W 25C或压缩机关闭，则立即退出室外 机异常状态。3、室外机异常保护关机后， 须按压遥控器上的开 /关键或电控器上的RUN 键后才可重新开机。室外板有 1 、相序保护：相序正确时，绿灯亮。2、过流保护：运行电流1516A时进入保护。操作面板功能：模式选择、制冷、制热、除湿、定时开机、定时关机、 锁键、加/减键。待机状态下，同时按下加/减键达3秒进入

35、自检功能，所有指示灯按顺 序亮一遍。温度设置：1829C定时时间：112小时缩时功能：将室板CN23短路1、压机停机后重新启动开机3分延时，变3秒延时2、定时开、关机：X分 X秒3、保护功能缩时：X分一一X秒面板故障诊断显示:定时温度故障位置原因维修方法1229118外机组外机组故障检查压机外风机 加制冷剂1128118室温热敏电阻热敏电阻故障换热敏电阻或电路 板1027118管温热敏电阻热敏电阻故障换热敏电阻或电路 板8 25118外机组过流电压异常检杳外机组7 24过热保护电路短路、电机故障、除掉遮蔽障碍物，检118结霜保护空气过滤网堵塞查空气过滤网第六章管路设计管路设计如付图所示。第七章

36、焓差法测量制冷量的原理和装置第一节焓差法测试空调器性能的理论推算方法.概述空气焓差法是通过测量空调器进口及出口的空气的焓值和循环风量， 以此来确定空调器的制冷量或制热量的一种性能测试方法。这种方法具有 快速、方便、投资少、测试精度满足生产要求的优点，它是国标中规定的 常用测试方法之一。目前，这种测试方法广泛应用于空调生产企业和一部 分技术部门。以下是从热力学原理出发，推算出焓差法测试数据处理的理 论技术方法及实际推广应用。二.理论推算过程空气焓差法主要测试的容是风量的测量和湿空气焓值的测量。根据 焓差法的测试原理，空调器的制冷量（或制热量）可由下式计算：(1)q_ V(h1 h2)(1 d)式

37、中Q0空调器的制冷（或制热）量 kj/h测风量V时喷嘴进口处的湿空气密度kg/m 33/h以，湿空气的密度p由干空气密度pd和水蒸气密度p q两者构成，即空调器的循环风量hi,h2空气进出口处焓值 kj/ （kg d）d 测风量V时喷嘴进口处空气含湿量kg/ （kg d）下面对（1）式中的各参数进行理论推算：1. 湿空气的密度p kg/m 3在空气调节围里，湿空气可以看成干空气和水蒸汽两部分组成，所P = P d+ p qp d-干空气密度kg/m 3水蒸汽密度kg/m 3空气中的水蒸汽含量极少，它可以和干空气一样看成理想气体。 根据理想气体状态方程和道尔顿分压定律，可分别求出干空气和水蒸汽的

38、密度：d=pRd ?TB PaRd?TP q=PqRq?T式中:PdPq大气压（N/m2)干空气分压力（N/ m2）水蒸汽分压力（N/ m2）(3) +( 4)得:=B PaPaP =Rd?T Rq?T(0.003484 B ) -0.001318P卡(5)由相对湿度的定义：(6)得:P q= © R(7)将上式代入式（5）得:p =0.003484r0.001318 e此式就是湿空气的密度计算公式，式中符号的意义为:测量时湿空气的总压力（大气压）(N/ m2)干球的热力学温度（K）R, Rr-分别是干空气和水蒸汽的气体质量常数（kj/kg K）© 测量时湿空气的相对湿度（

39、计算见后）2 .循环风量V m3/h根据伯努力方程，流体流动时，位于同一流管束的流体遵循着一个共 同的规律，即任意一个截面上流体的动压头，静压头和位置压头三者之和 都相等。(9)截面为“o”，喷嘴出P+£ p v P 1V1= (J)2( 11)因此通过喷嘴的气体容积流量为:V=A V1=A（2-P）在上面的推导过程中我们假设空气为不可压缩气体，事实上空气通过喷 嘴时比容（或密度）会发生变化，还会产生压力损失等，引入一个系数来+ p gz=const取风量测量装置喷嘴进口处（静压箱整流板后） 口处为截面“ 1”，则由式(9)可知：12 12P0+ p V0 + p gz0二 P1+

40、p V1 + p gz12222V1V2P0- P 1= p2+ p g (zi- z o)(10)由于截面“ 0”和截面“ 1”处于同一水平高度z1- z 0=0又因为静压箱中气流速度一般控制在很低的围（如vo<O.75m/s)所以： V 02 V 12式(10)可简化为： P= 1 p V122对这种假设带来的误差进行修正，这个系数即为流量系数C。式（12）可化为：1(13)V=A Vi=C A(2-P)2式中各参数的意义为:喷嘴流通面积（ml）喷嘴前后的静压差或喷嘴喉部动压（N/ m）喷嘴进口处湿空气密度kg/m 3流量系数。它与喷嘴直径、流体流动状态、喷嘴前后静压差厶P及流体的性

41、质等因素有关。C可通过下图查得。雷诺数动压KPa°CRex 1000 匚以I Lrj4T1(一；J.肝-01-in标尺0,二喷嘴直径干球温度DM 二流量系数注：由喷咀直径和粘度线，在标尺上得到一点，再由此点与压力线得到雷诺数和流量系数流量系数C亦可用公式1C=0.9986-6.688 Re 勺 + 1315 Re其中雷诺数:对于用水(蒸馏水)作为工作液的补偿微压计测定的喷嘴前后静压差 或喷嘴喉部动压厶P可用下式表示： P=p 水.g H(14)式中：P水-蒸馏水密度，取p水=103kg/m3(常温常压下)g-地球重力加速度，取 g=9.8m/s2 H-静压差(或喉部动压)产生的水液柱

42、高度(mmH)则(13)式可化为：H -G=4.4272 C- A- (-)2(15)此式即为计算喷嘴流量的公式，如果测量风量时同时开启几个喷嘴，则空 调器的循环风量应为通过这些喷嘴流量的总和。3.进、出空调器空气的焓差厶h的计算：焓是代表能量的状态参数，它只与空气所处的状态有关。由于湿空气 是由干空气和水蒸汽组成，因此湿空气的焓应该由干空气焓和水蒸汽的焓 组成，即：h=1.O1t+d (2500+1.84t) kj/ (kg d)式中：t空气温度Cd 空气含湿量kg/ (kg d)1.01干空气平均定压比热(kj/kg K)1.84-水蒸汽平均定压比热(kj/kg K)25000C时水的汽化

43、潜热kj/kg进、出空调器的焓差为: h=h-h 2=1.01(t i-t 2)+2500(di-d2)+1.84(t idi-t 2d?) (17)含湿量d的定义为:d=匹（18）md式中，m、m分别表示容积为V,温度为T时湿空气中水蒸汽质量和干空气 质量（kg）,在实验条件下空气中的水蒸汽和干空气均可当作理想气体，则 有：Pq V=m Rq T（19）Pd V=m Rd T将（19）代入（18）式得到：PqVRq ?T Rd PPqd=j 二丄丄=0.622（20）PdV Rq PdPdRdT又 P d+R=BPq= © R（19）式可化为：d=0.622（21）B Ps式中：&

44、#169;湿空气的相对湿度只-对应于干球温度td的饱和水蒸汽压力（N/m）b大气压力（N/m）正是由于直接测量焓湿量 d非常困难，需要一个间接的测量方法。从 式（21）可以看出，如果已知干球温度 td和大气压力B及相对湿度©就可以求出含湿量d。td和B都很容易直接测量，但相对湿度©不能直接测量，必须再找一个间接测量©的方法，以下分析相对湿度©与干球温度td,湿球 温度tw的关系。当湿球纱布上水分的蒸发趋于稳定时，存在着热湿交换的相对平衡的关系，即空气对湿球的传热量 Q与湿球纱布上的水分蒸发的耗热量QOut相等。即：Qin =Qut(22)由对流换热定律知

45、：Q = a(t d-t w) F(23)式中：t d、tw-分别表示干、湿球温度C)水分蒸发时的耗热量(吸热)：Q out=w 丫(24)式中：w湿球水分蒸发量kg丫 水的汽化潜热kj/kg空气与湿球上的水之间存在着质交换，其传质量可根据传质学规律-菲克定律来求得：(Pws Pq)F ? Bow= - q - (kg/s)(25)B式中：(3 传质系数 kg/(m 2 s Pa)Pws-对应于湿球温度tw的饱和水蒸汽压力(N/m2)Pq-空气中水蒸气分压力(N/卅)湿球表面积m2Bo标准大气压1.01325 X 105N/m2将（26）、（23）式代入（22）式，得:式中:q= Pws-K

46、(t d-t w) B(27)K=51.01325 105（3由实验确定，且与风速 U有关。一般采用下面的经验公式来求 K:6 75K=0.00001 X （65+晋）由式（27）即可计算相对湿度©(28)式中:Fq _ Pws K(td tw)B = -FdsPds(29)Pws-对应于湿球温度tw的饱和水蒸汽压力（N/m2）Pds对应于干球温度td的饱和水蒸汽压力（N/m）实际大气压N/m2将（25）式代入（24）式中:Qut =w 丫I(26)=1.01325 X 105 B 丫 (Pws-Pq)实际大气压N/m2将上面的式（28）、（29）、（21）、（17）、（8）、（15

47、）、（1）联合求解, 就可以计算出空调器的制冷量（制热量）。三.总结：通过对焓差法测试原理及热力学理论的推演，得出了求解空调器性能的理论公式。通过对空气基本参数的测量，可利用这组理论公式计算出空调器的制冷、制热量，其结果的精度比根据图表进行数据处理的结果精度 高，理论依据更充分，克服了利用图表所带入的原理近似误差。下面是空气焓差法测试空调器性能的理论求解方程，将实验时所测得的一些基本参数（干球温度、湿球温度、大气压、喷嘴前后静压差所产生 的液柱高度及测量风速等）代入下面的方程即可求解出空调器的性能参数K=0.00001x (65+ 6.75) U(28)©丄=Pws K(td tw)

48、B(29)PdsPdsd=0.622Ps(21)BPs h=hi-h 2= 1.01(t i-t 2)+2500(di-d2)+1.84(t idi-t 2d?) (17)p =0.003484 B-0.001318TH -G=4.4272 C A(一)* 2PsT(8)(15)(1)Pds , Pvs与干、湿球温度相对应的水蒸汽饱和压力（N/m2）d1,d 2- 空调器进出风含湿量kg/ (kg d)h1,h 2- 空气进出口处焓值kj/ (kg d)0 -湿空气的相对湿度P喷嘴进口处湿空气密度kg/m3T- 空气的热力学干球温度（K） H 静压差（或喉部动压）产生的水液柱高度 mmH2O

49、A 喷嘴流通面积（ m2）V 空调器的循环风量 m3/hQ0 空调器制冷（制热）量kj/h第二节 房间空调器焓差实验室一技术概况1 本实验室提供 GB/T7725-1996 规定的各种工况条件。2 本试验装置适用于采用空冷式冷凝器，全封闭制冷压缩机的窗式、立式、 柜式和分体式空调器的测试。3被测空调器可以是50HZ 60HZ 220V单相机或380V三相电源供电的单冷、热泵辅助电热和热泵型空调器。4 测试围：制冷量：1250-15000W制热量：1500-15000W除湿量：6kg/h5 测试精度：同样测试条件下，重复测试结果相差不超过 4%。 二主要设备概述：1 装置主体采用拼装式库板聚氨脂发泡，外表面为喷塑板。尺寸大约为