高温行车空调热工性能实验室中空气测量装置设计

高温行车空调热工性能实验室中空气测量装置设计摘要：根据高温行车空调器热工性能测试的特殊要求，提出了一套适用于空气焓值法实验系统的空气取样及测量装置设计方法，着重讨论了取样风机、温湿度测量箱、空气接收混合箱和循环风量测量箱的设计问题。该方法在提高特种空调热工性能测试精度方面作了一些尝试。关键字：行车空调空气焓值法取样风机空气混合箱流量箱0前言在冶金企业的炼钢、焦化、初轧、炼铁等工厂中，通常采用高温行车空调对高温车间行车操纵室进行局部空气调节，以改善操作人员的工作条件，提高劳动效率。高温行车空调的工作环境比较恶劣，具有环境温度高、空气污染较为严重、行车运行时振动大等特点。环境温度可达45℃，甚至达到60℃以上，这些都对空调器的性能和可靠性提出了更高要求。因此，有必要建立高温行车空调专用的热工性能实验室，根据相关标准的要求对其各项性能指标进行严格测试，以达到优化产品质量，提高竞争力的目的[1～3]。空气焓值法实验装置主要由绝热库房，空气再处理装置，空气取样装置，空气接受混合装置，风量测量装置及电气控制等部分组成。高温行车空调作为特种空调的一种，目前我国尚无专门的测试规范。根据一些生产厂家的技术资料，行车室内的空气干球温度一般取28～30℃。且根据文献[4]，本文采用空气焓值法测定高温行车空调的制冷量，着重探讨空气取样测量装置的设计方法，通过对取样风机、温湿度测量箱、空气接收混合箱和循环风量测量箱的合理设计，达到尽可能高的测试精度。用空气焓值法测量空调器性能，需要测量空调器室内侧进出口处空气焓值及空调器的循环风量。因为目前无直接测量焓值的设备，只能靠间接测量获得，即需通过测量当地的大气压力、空气干球温度和湿球温度求得。空调器循环风量测试采用差压法，即通过测量空气经过喷嘴的压力降及喷嘴前的空气参数间接计算出空气流量[4，5]。1空气取样及测量装置设计1.1总体设计空气取样及测量装置主要由取样风机、取样笛管及温湿度测量箱组成。利用取样风机及取样笛管引入空调器进出口的典型样本空气，将其送入温湿度测量箱测量。要求如下：（1）取样风机与取样笛管相互独立，两者间用铝箔软管连接，无需保温；（2）温湿度测量箱采用有机玻璃胶合而成，主要由风道、水盒（用于测量湿球温度）、补水杯组成。其标准流通截面尺寸为100mm×100mm，长250mm；（3）取样笛管采用不锈钢管焊接而成，包括汇合管和笛管。每根笛管开有吸风口，两边等量交错开孔。1.2取样风机的选择（1）风量计算取样风机的风量V可按公式（1）计算：（1）式中：vt为温湿度测量箱内垂直于温度传感器方向的风速，取5m/s；At为测量箱内流通截面积，取0.01m2。计算结果为0.05m3/s（180m3/h）。（2）风压计算空气取样装置的风阻包括取样笛管到风机进口的沿程阻力及局部阻力。可用图1的模型表示。为计算简便，对空气取样系统的各段风管作如下简化：袜A很．誉1-2巧甚为取样笛杜管段枣：往1-娃2励的阻力由企三部分组交成：笛管的吸风阻力返，笛管合墙流阻力及酷汇合管合晨流阻力；劝B区．墓2-3革兼为连接软州管段：在独此按最不辰利管路情染况模拟：贫有四扫个足90蜻°浙的弯头，筋中心弯曲逼半径腥为宫ф宜10锈0喝，同时管巡长按拉伸定计算哄。舍2-鞠3饺的阻力由昼两部分组扛成：风管裹沿程阻力腹和四个弯角头阻力；容C卧．蛙3-4箭液为温湿度珍测量箱段僵：绸3-誉4筹阻力由两舞部分组成炕：风管到先测量箱的公突然扩大屡与测量箱砍到风机入书口的突然泻缩小阻力屯；秩D裹．枪4-抬5长为风机段键：空气从府风机出口剑排出时存吸在阻力，视因风机尚真未选定，帐故暂不做吹考虑。宾根据以上着分析，计父算结果汇旧总于旺表郊1揭。风机所早需的风压股为：（2）僚式中尺：格P上逗为风机所蜡需全压补，得P铃a斩；袍v储为出风口侨的风速忧，震m/速s灭；边△血P甚为总风阻蝶，聚P臂a甚；短ρ葛为空气密阵度，议取絮1.2志kg/m替3蜓。计算结捏果健为抗P=24呢7P躁a邮。岛（电3腔）风机选稠择该由于整个尖装置的风亿阻较大，岭且希望风怎机出口具鹊有较大的撞全压，以术减小对被症测空调器耀回风口的烛影响，同冲时也使安湿装方便，仆根据所需轮风爽量哨180合m蜜3欧/咬h款及风鄙压再247冬P潮a割（全压）由，可按相舱关风机样布本的风量瞧和全压参腐数选择风楼机型号。幅取样风机宅选用意大条利策NICO场TR秘A定公司的离存心风机，宿型号吨为疑DD14油6/19沿0危，其主要诱参数为风都量毙300动m垮3河/拖h杯，全氧压宜410释P缸a它。牲2燕空气混合今箱和流量荡箱的一体哄化设栋计浊冻2.1纲买空气混合距箱设计猎空气混合考箱用于接康收并精确虹测量被测燃空调器室匠内侧出风姥温湿度。春因为空调糠器出风温闷度与环境探温度相差懂较大，为因了减少出锻风温湿度边测量装置阁的漏热量挣，将温湿映度测量装硬置置于混肝合箱内。咽具体要求引如下：蒜表象1架笨空气取样背系统风阻微汇横总奇码管段号阁构件名称悉重要参数滚局部阻力册系暂数姥ξ服压力损药失亦P辉=撕ξ迈ρ本v蜻2粮/2责1-2漫侧孔吸风猴支沙面积比像：钓0.10墓6搁秩风量比驰：们0.12造5屡载支风速纤：许4.8m伐/s拿设支风速厉：族4m/s女0.05基0.69腹主附0.9牺8.64糊总山9.33协笛管合流捏（选取最悄不利管衰路谊a溜）刊支杂通道面积类比赖：曾0.25灶认风量比前：样1帖珠主风速煎：岁1m/s追华支风速晚：岂4m/s稀11.8腐2兰113.顽47词主瘦0.32员5终0.2研总俱113.却67亲汇合管合兵流捕支攻汇合管风国速牺：障5m/s斗不出口风速虽：条6.4m摧/s鞭1.3售19.5流主兰0.8吵19.6岭6拦2-3尖风管内沿夺程阻力代空气流量灰：米0.05赶m同3剖/s命逝管径顿：壶100m络m俱鹅查黑得铸Rm=8森.5Pa笑也管长窝：劲4m状赚中心弯曲片半径等于猪管直径裁的滚90搭°区弯丈疏风速辆：保6.4m侨/s趴34键四个弯头无0.22击21.6碗4邻3-4茧突然扩大性面积比犁：究0.79青锡计算风速而：年6.4m伶/s筛0.05叼1.23渗突然缩小耍0.14姿3.44苹总计谜222.范5宅（博1统）箱体采犹用扮δ韵=100富m介m受双面彩钢延聚氨酯保喝温板，以乒使漏热量滴不大例于碎5胳%茎；赠（寄2库）取样管乌采撇用御φ枕100筒m扒m肢不锈钢开毅孔圆管，猛开孔率小为满4坦%夺，均匀开披孔，引风迁管逝为欲φ彩400国m房m牺不锈钢管厘；王（造3折）混合箱牢进口处静谨压测量采钻用壁面测泉压法。取纷压板结构撕尺寸如岗图库2动所示，材朋质为青铜厉，压力出狠管尾部有芽螺纹，用廉于连接带终螺帽的三监通接头；穷（芝4所）为了提诸高气流均苗匀性，需泼要增加各床气流间的聪相互扰动块，故我们柏考虑在接回受室出口胖前设置混鄙合器，其环形式如迫图伶3咱所示。沿根据混合症箱内的风脸速小铁于提0.77甚m/s胡[4]技以及最大悦接受风量各，可计算嫌出箱体空袍气流动方变向的最小布截面积。薯对于制冷格量范围该为裂200吧0桃～绍2000瑞0k游W烟，风量范咱围昼为踩40量0没～造4000秤m3/蚂h吉的高温行料车空调器秩[6]富，可求得三箱体最小创截面积仿为秘1.44呢m敏2井，丝取抗35梨%肚的安全余兵量，则挎为菠0.50炼7m经2寿班。最后确灭定箱体截夫面尺寸虾为脸1300敬×150敲0刊（筝宽膜×描高）。番2.2脚指流量箱总姓体设计侵流量测量毅箱主要包养括喷嘴、迈喷嘴前后万的整流板挡及取压板阴。其外围嗽用不锈钢暖板焊接而棒成，并与胜混合箱合事为一体，占这样既节橡省了材料型又增强了埋系统的紧胡凑性，其帐结构如恨图零4怪所示。喷惕嘴前后箱侄壁设有取罗压板，将联四周的取间压管汇合伞后接到压冶差变送器盐，以测量材喷嘴前后您压迟差羞△浅P歌。绣在喷嘴后鼻正壁面上卸开设操作腿门，用来析手动开关绍喷嘴及检陶查喷嘴开搁关状态。幸具体要求次如下：熟（贪1舌）箱体采臂用争δ雷=50提m驴m蒜双面不锈店钢聚氨酯叨保温板；恭（越2宪）为使喷更嘴前后空困气充分混泄合均匀，愧在喷嘴前准后各设置亩一块整流脱板，整流只板由不锈烦钢板加工典，开孔率滴为辉50陈%拨左右；粪（损3参）为防止氧因风机震已动影响风肿量测量，录流量箱与宰调零风机吗分离放置砖，两者之祖间采用铝两箔软管连乡接。洲2.3桂和喷嘴的选吗择计算滥根据高温抚行车空调窄器的风量壮范围、设夹计要求及崖相关标准继[归4子～纳6]批，选用长掩径低比值带标准喷盆嘴旗4舌只异（叉0.20堵<B<0喉.5饥0秆，支β惨=d/责D啦，梦d煤为喷嘴喉似部直径葱，娃D观为上游管钻道内径）先，其烘中痒d问为特ф命8屑0瓦的喷渐嘴茶1亦只杨，盼ф买11洒0河的喷郊嘴名3倦只。喷嘴促的结构尺辅寸见旋图垦5骡，其技术谦数据如惑表疫2受所示。喷崇嘴的选择禽遵循了使背设计风量钢范按围先40涂0升～雨4000除m季3资/交h盾处于喷嘴愧组遭合中间范劈围内的原致则，各喷立嘴风量范劫围相互之旧间有一定氧的迭加，辫总的风量男测试范围仆为烟27续1锋～据4254东m康3糖/h天魂。胖表杜2享功喷嘴的技识术数乎据株熄dmm扩材料祸流量范扩围料m驾3呜/h谨D扁1观mm承D蜓2温mm傍Hmm帆hmm费Lmm饶n贤80罚铸烫铝窃L104你271-描663际196蒙226潜15童7劝131番4偿110隐515-笔1197当266芒296叨18淋7筛180割6畜图号5肉响喷嘴的结传构尺贷寸愤?3结论女作为一个貌完整的空搏调器热工怀性能测试吐系统，每狼一部分的腊准确严格鸡设计都十会分关键，锡直接关系隐到测量结治果的准确恋性和可靠绳性。本文欺仅就处于偿核心地位挥的空气取经样装置、瘦温湿度测乓量装置及馅风量测量美装置的设震计问题进谈行了讨论限。本设计蜻以常规空喝调测试标橡准为参考乳，在设计略中充分考奖虑高温行点车空调的筝工作条件仗及特点，邪在系统设捞计、标准避件选择、均运行操作四等方面均绵以可靠、呆方便、降辫低成本为稳出发点，常在提高特此种空调器景热工性能犬测试精度怜及可靠性岩方面做了覆一些有益苏的尝试。参考文献四1兵.郑李安惭桂尝.佳穴特种空调积机泥.铁帝北京：科芝学出版社积，析2001饱.泛2仆.炼陆甘华，吗茅清希，购吴利尼瑞稳.努拖某大型钢循铁企业炼构钢车间行盆车电气室扎空调系统傲现状的调列查研葛究企.朽卡建筑热能宣通风空调衰，唯200炒2药，迫（紫6佛）揪：消12-1阔4.限3丢.属何立江，垄邬志敏，胆周大返汉磁.R1廉34鸽a流工质用于杨高温空调坡器的理