冷水盘管的性能及选型

冷水盘管的性能分析及选型摘要：本文从盘管制造的角度，分析了盘管结构参数的变化对其性能的影响，并借助于国外先进的选型程序量化分析了盘管在排数、回路、面积和长宽比变化时的性能变化规律，还进一步阐述了盘管的选型方法。关键词：冷水盘管、性能分析、选型一、简介我们在空气调节系统中使用各种设备对空气进行热湿处理和净化处理，以满足空调房间的送风要求。其中表面式换热器（盘管）是一种被广泛使用的空气处理设备。根据使用工质的不同，盘管可分为空气加热盘管、冷水盘管和直接蒸发式盘管。空气加热盘管使用热水或蒸汽作为热媒；冷水盘管以冷水为冷媒；直接蒸发式盘管则使用制冷剂作为工质。由于在大中型空调系统中广泛使用水作为换热载体，所以在这里主要对冷水盘管进行讨论。冷水盘管处理空气只能实现等湿冷却或减湿冷却过程，所以常用来对空气进行降温及去湿处理。当盘管表面温度低于空气干球温度但尚高于其露点温度时，空气在冷却时不产生凝结水，这种过程称为等湿冷却或干工况；当盘管表面温度低于空气露点温度时，空气不但被冷却，而且其中所含水蒸汽也将部分凝结出来，这种过程称为减湿过程或湿工况。在湿工况下盘管不但发生热交换，还发生湿交换，因此比干工况有更大的换热能力。在空调系统中，作为冷却空气的盘管绝大多数都工作在湿工况下，此时仅由于温差而发生的换热量叫作显热，由于湿交换而发生的换热量叫作潜热，显热和潜热之和叫做全热即盘管的全部换热量或冷量。二、盘管的结构性能分析盘管的组成从冷水盘管的结构上看，主要有以下几部分组成：水管和翅片组成的换热部分、支撑管子的端板、防止侧向漏风及保护翅片的侧板、连接管子形成回路的弯头以及进水联箱和回水联箱。通常一个盘管由好几排水管组成，从端板侧看为交叉排列。叉排能使流经空气扰动更加剧烈，换热效率更高。为了加强换热效果，通常在盘管的管子表面增加肋片以增大换热面积。根据肋片的形式盘管可分为绕片式盘管、轧片式盘管、串片式盘管等等。由于串片式盘管使用二次翻边翅片，有更好的换热效果，所以被广泛使用，特别是用于冷水盘管。冷水盘管的冷却水通常采用下进上出的方式，并且与空气通过盘管相反的方向流经盘管。这样盘管内外的水和空气形成逆流换热，温差更大，换热效果更佳。欺盘管的换热计狂算胸人们通过各种阴方法以增加盘乳管的换热效果爸，下面将通过型传热理论公式室来分析影响换痒热量的主要因笼素。储传热方程式一卸般型式为：拆妖类静Q传—有传热量扎绘全砍凝W耗伴炎票半迹K珍—坝传热系数理颜茧覆W草/m厨2覆℃伤从逝孤仓深F仁—角传热面积货获分刃姥m歉2燥尾文怜疤衫Δ豪t拼m代—播空气与冷媒之盒间的对数平均荣温差糊扯℃娃当F歪盘管空气侧换诊热面积即端板琴和侧板之间盘趁管（包括翅片跪）的外表面积胜味坊对数平均温差熟饮众头宣Δ炊t旷max沸—饺进出盘管的水债温差和流经盘清管的空气温差何两缸滥倚举橡凑遥者中的大者滩加朴弟糕Δ血t醒min拘—舟进出盘管的水逆温差和流经盘晕管的空气温差躬两终训圈蛇啄阶寨者中的小者蛾炸以外侧表面积戏为基准的传热堵系数凑嫁痒麻园α屡w蛋—筑外表面换热系冈数螺柜葛W/m呆2宗℃来元问超析α谷n鞭—治内表面换热系母数近吨宪W/m灾2换℃症祝蝇奶盒φ乎0沟—投肋表面全效率米织傲灰衡喝牵麦δ悟—邻管壁厚度侍哄撒亦m家拦损丸铺栽λ赴—衡管壁导热系数承耍波W漆/m绍2腿℃拐扔殿婆涂倡τ闯—效肋化系数垫艺凶采张朴造盘ξ仆—瓶析湿系数特如果已知翅片从的结构特征，滔又瘦有侧α甘w汉、趟α职n何的经验公式，推就可以计算传齿热系数。但在逼实际工作中，证常常通过测定值，将其整理成汁以下形式：弦趁借图蹈V去y咬—昂空气迎面风速倚蛮绵皱m/s踪丛歼钓累竖ω摩—录管内水流速返纽知常m/s奴爆淘股梢A溉、竞B略—豪由试验得到的舞系数渡歌鹿建鸡m退、倍n勒、塔p趴—知由试验得到的磨指数回由以上公式分限析，一个盘管联的换热量与进妹出水温差、流菠经空气的温度龄、空气迎面风冤速、管内水流变速这些外部工里况有关，还与构盘管的尺寸大线小和翅片的结潜构特点等有关震，而且这些因赌素之间还相互敞牵连和影响，莲很难单独考虑瞧。芦影响盘管换热剧的结构变化冻既然上面讨论浸的因素很难单辈独分开分析，播下面就从制造胁盘管的结构参辱数方面来研究驾他们对盘管换井热的影响。清盘管迎风面积瓦瑞指端板和侧板机间空气流通的趟横截面积。在代制造上来表示仁盘管的大小尺咐寸，直接影响奥盘管换热面积丑。迎风面积越件大，换热量越缘大。数盘管排数逃惕指顺着气流方乓向排列的管子托数，一般排与粥排之间采用叉你排形式。排数右也直接影响盘钱管换热面积。爽排数越多，换桃热量越大，一输般冷水盘管排悔数在责4~8详排之间。唤片距道纱指翅片与翅片换之间的距离，州一般用每英寸庄多少片表示。获片数同样也影菜响盘管换热面诊积。片数越多么，换热量越大疏，一般冷水盘安管排数在府8~14河片之间。滨回路毛丈指水管连接的之方式或者说水档流经盘管的方米式。一般冷水困盘管有半回路链（偏HF搜）、全回路（晚FL毯）、双回路（鲜DB纠）三种回路。恐回路直接影响兼盘管的管内水哗流速。授材料哗鹿考虑热传导率猎、材料延展性垫、可加工性和王成本一般冷水大盘管采用铜制漏水管和铝制翅屋片。在有抗腐授蚀要求等一些吐特殊场合中，摆也会使用铜管去铜翅片。宅管径和翅片结副构艇仁对于一个盘管神制造商，考虑阴模具、生产管棋理、成本等因省素，很少在管惹径和翅片形状鱼上提供多种选川择。肢各种盘管在空难调机组中的应席用暗冷水盘管被广仓泛用于制造各踏种空调机组，乒但并不是所有吵空调机组中的禁盘管都可以提种供上述结构的锅变化。一般在李柜式、吊顶式奴或单元式空调泡机组中只提供墓一种结构的盘喇管，即随着机见组大小不同而忧选配适当迎风薄面积的盘管，目最多还提供两炭种排数的选择句。而在集中式捉空气处理机组蛇或是组合式空遮调机组中，可愿以根据对空气培处理的不同要标求而改变盘管盆的结构参数。灶通常由系统中邪的风速风量来挽决定盘管的迎桑风面积，然后移选择不同的排阔数、片距以及党回路。访三、盘管性能沾的数据统计和娃分析抢我们可以通过倾上面介绍的理板论公式计算冷慧水盘管的换热蹄量，也可以通矩过实验得到的编经验公式来计眉算。但是从以们上的分析我们旗可以发现，不追管是理论公式育还是经验公式雨，其中的参数伐都不能直接反六映盘管结构参凑数的变化。丑在美国等先进睛国家，各公司猛都通过大量的灵实验来统计得何出以结构变量刷为参数的经验益公式，并用计插算机进行编程括。这样用户只蚊须运行选型程询序，改变盘管粗的结构参数和唇工况参数，就效能马上得到所垄需的数据。恨下面我们将用境一种逆向思维酷的方法，通过疫改变不同结构表参数运行选型贫程序，统计绘绝制出盘管冷量拔等数据随结构锹参数变化而变证化的曲线。这症样既为选择盘增管的结构参数等提供了方向，厅也使我们以后密改变盘管结构誉参数设计新的似盘管有了理论迁依据。僻为了有可比性束，以混回风标常准工况为运行旋工况：座里衡干球温度：梯27昏℃造臣湿球温度：揉19.5祥℃沾础株进水温度：片7智℃杯悲出水温度：描12呢℃轰由公式可知片逃距只影响换热芒面积，而且如胡片距改变相对丑也比较容易通升过理论计算。立为了减少数据牌量，现暂定片诉距为每英寸士14盲片。陈由于风速为连苹续变量，并且蕉对盘管换热量抬有直接影响，跟所以选择风速圈作为统计曲线激的顾X锯坐标。在空调蝶系统中，风速沟一般在风2~3m宴之间，因此分吼别计算居2.0房、徒2.25权、侮2.5讽、脾2.75兆、翻3.0m/s颈五种风速。鞠对于常用的排各数和回路组合稼分别绘制曲线境，包括纲4尘排半回路、潮4狱排全回路、乖6遣排半回路、煤6尝排全回路、载6熄排双回路、险8们排半回路、陵8肆排全回路、祥8极排双回路。飞选择不同大小胳迎风面积的机定组计算单位面显积全热的平均耐值、显热比全乓热的平均值、吐空气阻力的平炼均值作为足Y枣坐标分别作三同张图。如图：割从图中可以看拿出，随着风速佳的增加，单位配面积冷量、显波热与全热比、朱空气阻力都增字加。盘管排数堆越多，单位面钟积冷量越大；感相同排数半回洞路冷量最大，查全回路次之，烦双回路最小。迷盘管排数越多唇，空气阻力越感大，回路对空容气阻力影响相程对较小。内从理论上分析涛，单位面积全扇热应该与迎风义面积和盘管的衰形状无关，但割实际上由于盘厨管边界的影响盈情况并不是如母此。统计总结瓜盘管面积与形则状对全热的影耐响是最重要的修，因为在盘管纲的结构参数中姓变化最大的就药是面积与形状窄，而为空调机借组设计新盘管征变化的也主要兼是面积与形状啄。下面以盘管正迎风面积为置X裕坐标，盘管长朱宽比为厘Y生坐标，单位面竭积冷量不同风逆速的平均值为拥Z该坐标，绘制各解种面积大小和乓形状盘管的三轰维曲线。而针期对不同排数和乖回路组合，在熟坐标系中分别卷绘制曲线。如图：炮将三维曲线投云影葛到眠X-疑Z拌平面，得出单讨位面积冷量随戚盘管迎风面积略增大的变化曲责线。招从图中可以看粒出，冷水盘管菠的单位面积冷缘量随盘管迎风牵面积增大而增察大。迎风面积独小的盘管变化断明显，这是因护为盘管越小，困受边界的影响鸽越大；当迎风矮面积足够大时奇，其影响就很迎小，几乎成了斩一条水平线。狗将三维曲线投巨影严到庄Y-划Z善平面，得出单员位面积冷量随吊盘管长宽比增颠大的变化曲线约。础从图中可以看幻出，相对于迎陪风面积大小，搅盘管的长宽比奥对单位面积冷铸量的影响要小歉得多。在长宽显比洞1~普2叛之间，盘管单析位面积冷量还狮是随长宽比的描增大而有所增寨加。卵四、盘管的选治择霞在集中式空气沫处理机组或组铲合式空调机组捞中，用户可以棕选择各种结构选参数的盘管，环也许同时有几今种盘管都能满肌足处理空气的鱼要求。因此，异在选择盘管的炼结构参数时需荒要综合考虑空镇气处理要求、吉盘管的成本、朝系统运行管理墨费用等多方面尸的因素，平衡牵利弊，才能选捎出相对最适合唯最经济的方案丢。兄在盘管的各结译构参数中对成织本影响从大到胖小依次是：迎漆风面积、排数隆、片距、回路的。下面就从这瘦四个方面来进出行讨论。迎风面积高一般我们通过锈空调系统所需孕风量以及流经餐盘管的迎面风章速来决定盘管阿的迎风面积。扰对于某个空调鸟系统，风量已膊经确定，我们康只需选择合适话的风速即可。宅从前面的统计懒曲线中我们已疏经知道，随着献风速的增加，班盘管冷量也增摆加。通常，迎逆面风速的选择因范围在美2~3m/s辜之间。由以往龄的经验，牧2.5m/s宴是一个各方面勒都比较适合的免迎面风速，所井以一般以此为兵选择标准。如付果以较高的盘疼管迎面风速来晒确定迎风面积企，可以得到相输对外形更小的雪盘管和更紧凑无的机组，系统况成本也就更低问。但当风速大栏于搂2.5m/s饿时，空调机组祖中必须加装挡状水器，以防止大空气将冷水盘质管在湿工况下盏的凝结水带入坝系统及风道中馆。另外，过高盘的风速也会增舞加整个空气系管统包括盘管的要阻力，这样就疯需要提高风机无的全压，使系碑统的功率消耗宜和运行费用都悔增加。排数偶冷水盘管一般庆为衬4倚、贼6旷、罚8王排，排数越多修冷量越大，潜而热即去湿能力个也越大。在选嫌型时，只要能迷满足处理空气栏的冷量要求，辆应尽量减少盘课管排数。这样慌不仅盘管本身禽成本下降，而裳且空气阻力也携下降了，同时耀也减少了风机第的功率损耗。片距吐冷水盘管的片访距一般为每英猪寸比8钻、证10炼、刊12更、给14神片。片数越多第，冷量越大，洋空气阻力也越偿大。因此，与父排数一样，只臂要能满足处理唯空气的冷量要酬求，应尽量减惊少盘管的翅片描数。回路网冷水盘管的回塌路有半回路晒HF份、全回路埋FL键、双回路需DB眉。从冷量曲线字中可以看出，坏在相同工况条打件下，半回路董冷量最大，全朵回路冷量居中公，双回路冷量到最小。但是，介由于回路不同滔，管内水流速携不同，致使不肥同回路水压降榴差别很大。和迈冷量相对应半辰回路水压降最也大，全回路水孙压降次之，双瓦回路水压降最块小。如果水压愈降过大，会使都水路系统阻力疼大大增加，从军而需要加大水种泵功率，增加经系统运行费用滥。严重的会使甚水系统难以达鸣到平衡来满足稍盘管进出水温锹度要求。所以缴一般