空气冷却器热工性能校核计算准确性

空气冷却器热工性能校核计算准确性分析研究摘要：表面冷却器的计算方法，关系到空调生产企业在采用表冷器时选择的正确性，从而直接影响生产企业的成本和国家有色金属耗量及能源的节省，通过本题的研究，提出一种计算方法，该方法在热交换效率法的基础上，通过提高传热系数，接触系数的计算精度，增加判断选择，克服原有方法干工况无法计算，湿工况计算偏差大的缺陷，实现依据国标GB10223-88《空气冷却器与空气加热器性能试验》进行表冷器试验，冷量试验结果与提出的计算结果进行比较，冷量结果偏差＜5%的目标。关键字：表冷器校核计算准确一、概述表面空气冷却器的计算方法，曾经是80年代我国空调设计的热门课题之一。进入90年代后，该课题已很少有人问津，普遍认为课题已趋成熟；与之相对应的情况是：我国空调工业进入90年代后高速发展，国内空调系统末端生产企业一直为如何准确计算表面空气冷却器的换热性能而大伤脑筋，因为现有的计算方法，对表面空气冷却器进行计算时，冷量计算误差大于10%，甚至有的超过30%，部分状态点，还无法计算，为安全起见，生产企业不得不增大配置的表面空气冷却器的面积，结果，使生产成本提高，浪费了国家的有色金属材料和能源。（一）国内外情况分析由于表面空气冷却器（以下简称表冷器）是空调机组的核心部件，表冷器的性能直接影响到空调机组的性能。因此，国内外对表冷器的热工计算方法十分重视，先后提出的计算方法已不下几十种之多，这些方法各具特色。国内从70年代末期，开始进行表冷器热工计算方法研究，提出了热交换效率法（也称干球温度效率法），湿球温度效率法，干球温度-析湿系数法，图解法，焓效率法，线性方程组求解法，当量温差法，传热单元数法等。目前国内外空调设计手册和教科书中所采用的表冷器计算方法有两类：设计型和校核型，对不同的方法计算结果分析表明，已有的计算方法不能达到当对表面空气冷却器进行实验时，计算的冷量与实测的冷量结果误差小于5%。（二）问题的提出从上面介绍可以看出，用目前国内外空调设计手册和教科书中采用的几种主要的表冷器热工计算方法进行计算时各有利弊，虽然依据表冷器试验结果进行的分析表明，热交换效率法是目前阶段较理想的一种计算方法，但该方法在进行冷量校核计算时，依然不能较全面和准确计算表冷器的冷量。如干工况无法计算，部分湿工况误差较大。在现阶段，由于表冷器的数值计算方法尚未达到实用化的阶段，表冷器的热工校核计算方法仍然需要建立在准确的试验数据的一致性，另外，由于计算工具的进步，为准确计算起见，已没有必要为了避免试算，而采取这样或那样的近似措施。因此，在目前提出一种建立在能反映表面冷却器换热过程的数学模型，以电子计算机编程为计算手段的，能够在表冷器测试范围内较全面而准确计算冷量的计算方法，是非常有现实意义和实用价值。在国标10223-88《空气冷却器与空气加热器性能试验方法》中规定，以空气侧的测定值计算的冷量与以水侧测定值计算的冷量，两种方法计算得出的换热量偏差不超过5%时，试验数据即为有效，由于依据标准乾地试验时、冷量偏差的最大值≤5%，因此，本课题将建立在试验基础上，提出的校核计算方法的冷量计算偏差目标定为≤5%。二、冷量校核计算课题提出的计算方法是建立在试验公式的基础上，因此，只有在完善和提高原方法计算用试验公式的基础上，才能得到准确的冷量校核计算结果。本文用国家空调设备质检中心和同济大学试验台分别测试的四台不同表冷器数据做为本课题提出方法的检验依据，介绍了接触系数数学模拟、传热系数数学模拟计算方法的改进过程，并与原有方法做了比较。在此基础上，提出准确校核计算表面冷却器冷器的方法，并通过试验数据进行验证。（一）传热系数1.传热系数数学模拟的完善2.传热系数K值公式的拟合3.计算结果比较用新的K值数学模型和计算方法计算的传热系数值与原报告计算公式计算结果比较见表2。K值计算结果比较表表2册表冷器编两号俭BF-9牧2-00让4昼BF-9券2-00安4敬Ⅱ送CO3插CO7徒（巧K豆%慢）效79.2皇%正58.3慌%护75%访75%浮K%*晃-碧表示用新狱的栗K头值计算公理式计算结立果优于用宏原报告提她供剖的距K汉值计算公任式计算结某果的试验川点数占整像个试验数请据的百分累比遣从亿表乳2围可以看出陷，通过改换善原有传山热系数公烦式模型，浑四台表冷根器至少缠有矿58.3覆%啊以上训的匹K余值数据计胜算精度高男于原有的陷公式模型搁，说明了旺改善模型室的必要性请。未（二）接皆触系数武接触系数疯计算的准析确性，是组影响表冷遇器冷量校怠核计算结狠果的重要诱因素。宾1表.煤接触系数宝公式末2球.并接触系数检值公式的乡拟合附接触系畏数浊ε冷值数学模掘型和计算极方法计算挑的却ε铺值与用原其报告计算靠公式计算稼结果比较既见泛表衔3招。谷ε难值计算结村果比较累表壤袭表铅3脾表冷器编揭号乘BF-9斗2-00辣4欲Ⅰ商BG-9昏2-00僵4胆Ⅱ幅CO3贼007驼ε前A%*玻功ε看B%*丹100%固67%抢营100%另75%倾思100%拉40%叠稼100%架60%愧推*见ε昼A费%灾，竹ε恐B%吴-少分别表示喝干温工况轿，用新慨的劈ε移值计算公阳式，计算察结果优于剂用原报告湿提供猜的避ε秆值计算公茫式计算结泼果的试验丽点数占整猎个试验点赢数的百分中比抗从著表香2历可以看出盼：驰1覆.苍干工况条除件下，用核新的接触饼系数数学产模型计算迁的结捷果坦100素%看优于用原罪报告公式螺计算的数蹈据结果。肠2战.亲湿工况条答件下，用胡新的接触递系数数学焰模型计算慰结果，在忙四台样机爆中沸，昌40寒%购以上结果夸优于用原拿报告公式沙计算结果腹。励（三）冷焦量校核计必算方法稿1托.淋校核计算艳方法各热交换效很率法是目突前校核计招算中较理遵想的方法各。本文提动出的方法辛，是在热母交换效率攀法的基础图上，通过辅提高传热比系数，接钟触系数的毙计算精度张。增加判辞断选择，热克服原有脏方法干工所况无法计势算，湿工易况计算偏券差大的缺污陷，从而依实现在表竖冷器全部坚试验范围咽内达到冷拴量校核计皮算误差乎＜扫5拐%骗的目标。渠新的计算锤方法优于抹其它方法材方要表现疯在以下几饼点：短1羊）新方法塑中，对传旁热系数的欠数学模拟侵提出了新扑的公式，呢增加了空华气密度变耀化项和水务速变化项隐、从而使俱新傍的显k送.政值模型计堵算结果宵有汤58.3脱%趟～尼75动%翁的数据优帅于原有检次测报告的夏计算结果卸。殖2碎）新方法成中，对接僚触系数的护数学模拟鞠提出了新历的公式，绢考虑了干养、温两种芝情况，从真而使新签的抓ε显值模拟计滥算结果，梯在干工况雪时雕100市%粉的数据结忍果优于原霞检测报告狗的计算结林果，在湿口工况时歇，商4射0肆～数75让%怠的数据优工于原有检但测报告的净计算结果蒙。阵3旦）新方法酒中，在用寇程序初步顾试算时，各增加了干供、湿工况磨的判断，默即当计算矛的析湿系仇数锹ξ黎≥辽1.哈5遭时，选择宪湿工况接炊触系数公尽式，甲当懂ξ就＝糠1.0报5井时，选择躁干工况接摩触系数公壶式，从而话使校核计矮算范围包验含干工况券。眨4尺）新方法命中，为使咐计算结果昂在满足冷势量偏差奏＜怀5矮%拾的同时，胶空气出口撇状态也能捆最接近地邻反映试验炒时空气的紫参数，在驰叠代判断垮的依据上嫁，选取出络口干球温咐度计算温赖度偏差的殿绝对值支为拾≤陈0.0挡2舱℃咱，克服了拴原有热交伍换交率法谎中，以热意交换效率蹦的计算比茶较值做为慎叠结束的猫判断，容执易造成冷结量偏差虽扮小，但空遵气出口状群态参数相阵差较大的姜问题。坑三、结论勿：登1.阅兄本课题在趣总结分析式国内外已字有表冷器讽计算方法绕的基础上甜，通过提圾高传热系擦数和接触话系数试验问公式精度俘，在热交漂换效率法榨的基础上扛，提出