第八章空气冷却系统

管壁

冷剂侧。蒸发式表面冷却器热量传递空气侧

空气饱和层

水膜层空气状态的变化：失去热量H1d1H2d2第一节空气在表面式空气冷却器中的状态变化一、当表面温度为tb时，空气的状态变化显热平衡——空气1 2。空气失去湿热：-GCp

dt

（为空气传给了冷表面的热量）=(t

-

)

dF

aw

tbtbpw-

Gdt

=(t

-

)

dFaC（1）积分2021/7/112。式中a

w

——空气侧干工况放热系数；

tb——潮湿表面温度；

G——空气质量流量；

Cp——湿空气比热；

t——空气中干球温度FCpw¢

G=ln

t

1

-

t

b

at

-

t

b（2）式中F——传热面积。2021/7/113潜热平衡：空气失去潜热1000d-

gG dx

=

-gG

d空气把该部分热量传给冷表面（传质）s

dF(d

-db)

g=sdF(x-xb)g

-G

dx

g=s

g(x-xb)dF

（3）积分xb-sdx=s(x-

)dFGx

xbx

-

x-=

s

F

1

bln（4）式中x——空气含湿量；s

——传质系数。2021/7/114由路易士关系式pws

=

a

/

C=

x1

-

xbx

-

xb可得到：t1

-

t

bt

-

t

b（5）——两点式直线公式。2021/7/115结论：（1）变化过程为直线变化，空气在表面式冷却器中的状态变化规律为直线变化；（2）冷却越完全2点越靠近b点。（b点为完全冷却状态）变化：DH

=H

2

-H

1

0Dd

=d2

-d1

0（3）过程辐射线e

=(H

2

-H1)/(d2

-d1)

02021/7/116二、空气经过空气冷却器时，空冷器表面温度的变化规律热平衡：空气放出热量dQ

=a

w

(t

-

tb

)dFdQ=s

(H

-Hb)dFbp(H

-

H

)dFC

¢=

a

w2021/7/117制冷剂吸收壁面的热量t

tki(b

0-

)dFdQ

=t式中ki——经水层、金属壁、制冷剂层的传热系数；——肋化系数。t

at

-tH

-

Hb

=

ki

Cpb

0

w即k C

¢i

pt

a

w=tb

-t0H

-

Hb式中

Hb——湿表面温度为tb时的饱和空气含热量。2021/7/118湿球温度表示焓值，则H

»

2.93tsts——湿球温度。k

Ci

pw¢2

.

93

ta=t

b

-

t

0t

s

-

t

sb令)Cp1/j

=

2.93ta

w

/(ki∴=

1

/

jt

b

-

t

0t

s

-

t

sb(0t

tt

tsbsb-

)+=1j2021/7/119假如进入管壁表面的空气湿球温度为tsx(0tt

tsbsxbx-t

)=

+1j结论：在空气流动的方向上，冷却器各管壁面温度随空气的湿球温度的下降而下降。2021/7/1110三、空气经过表面式空冷器后的状态变化规律1-2-3-4实际为一条曲线，简化如下图：

tb为平均壁面温度，称为机器露点。2021/7/1111分析：（1）管排数多k

t

tkiib

0接近机器露点，但传热效率越来越低。

1

›fi

接近于fl

或（2）tb的温度方法：减小壁厚，或l（材质系数）›—选材：铝、铜管（3）曲线状态①曲线的弯曲程度取决于j

值；②曲线的倾斜程度则取决于蒸发温度t0，t0越低，曲线倾斜度越小，去湿越强。2021/7/1112第二节 空气冷却器的特性参数-

）H

HQ

=

G（1

2极限值：H

HQb-

）=

G（1max一、接触系数（冷却效率）QQ=

H1

-

H

2

H1

-

Hbmax极限值CF

=实际值=二、旁通系数三、结论CF

›fiBF

=1-CF

=

H

2

-

HbH1

-

HbBF

flfi

热交换越完善，冷却效率越高。2021/7/11132021/7/1114第三节 蒸发温度的确定一、车内空气状态变化范围角系数ε的变化e

=Q

/WQ

=

Q

+Q

+Q

+Q

+Q1

2

3

4

5式中Q1、Q2——室内外温差和太阳辐射传入车内的热量；Q3——车内旅客散发的显热量；（kJ/h）

Q4——车内旅客散发的潜热量；（kJ/h）

Q5——用电设备散发的热量。

（kJ/h）419+

QQ

+

Qe

=

1

2 5

+n

g

g式中g=78g/h.人（每名旅客每小时散发的水汽量）MAXW

=0，e

=+¥（无定员）emin

=

419

/

g

»

5372∴

emin

e

emax，即5372<ε<+∞余湿W

=

n

g一般地，车内tB=20-30℃Q

+Q

=

n

4193

4式中n——旅客定员数。2021/7/1115结论：车内空气的变化范围：在曲边三角形B-1-2-B范围内；送风状态点n一定在该三角形内；送风状态点 空气冷却器的出口处空气状态。H-n的连线为室外空气经过冷却器后的状态变化直线，沿直线的延长线与100%湿度线相交点就为空冷器的机器露点tb。蒸发温度：t0

=tb

-(ts

-tb)/j2021/7/11162021/7/1117第四节 再循环空气的混合方式首先看看没有回风空气的处理过程：n B

必须满足下列方程Q

=（H

B

-

Hn

GH）全W

=

G（d

-

d

）H

B

n全热平衡湿平衡

显热平衡C

t

tp

B

n（

-

）Q

=

GHx式中

Q

G

——新风量。全——车内多余的余热；H经过空气处理过程为：HnG（H

H

-

Hn）=

Q

fi被空气冷却器吸收。回风：意味着节能。一、冷却前一次混合（先混合再冷却）混合点C能量守恒G

H

G

H

HH

H

C

回

C

B（

-

H

）= （

-

）G（dHH-d

）=G（d

-d

）C

回

C

Bn点的确定ii5i

=1e

=

Q

/

W5i

=1i（H

B

-

Hn）（GH

+

G

）=

Q回（d

B

-

d

n）（GH

+

G

）=

W

i回xH

回

P

B

n显热平衡：（G

+G

）C

（t

-t

)

=

Q2021/7/1118二、冷却后的一次混合（先冷却再混合）各点的确定：n点、C2点的确定52i=1iHBQG

GH

HC+

）=-

）（（回热平衡湿平衡WQii/（d

B

-dC

）（GH

+G回）=Wi25i=1e

=显热平衡G

G

C

t

tQCH

回

P

Bx+

）

（

-

）2=（n点：由混合方程得到回

BH

n2

2-

d

C

）G

（d

C

-

d

）=

G

（d回

BH

n2

2G（HC

-H

）=G（H

-HC

）2021/7/1119三、二次循环混合方式

C1点的确定：G

H

H

G

HB（

-

）=

（

-H

）H

H

C1

回1

C1G（d

-d

）=G（d

-d

）H

H

C1

回1

C1

Bi5i=1C点的确定：e

=Q

/W2显热平衡G

G

G

C

t

tQxH

回1

回2

P

B

C2+

+

） （

-

）=（5i=1i全热平衡（GH

+G回1

+G回2）（H

B

-HC

2）=Q湿平衡G

G

G

dB-

d

）=

W+

+

）（（C

2H

回1

回2n点的确定：）（（G

H

H

G

G

H

HnHB-

）-

）=（

+C

2回1C

2回2G

（dnHB+G

）（d

-

d

）-

d

）=（GC

2回1C

2回22021/7/1120第五节 制冷装置的冷负荷计算一、制冷负荷7650

iQ

=

Q

+

Q

+Qi=17i=1i=

Q=Q

+Q

+Q

+Q

+Q

+Q

+Q1

2

3

4

5

6

7G

H

HQ

QH

BH-

）+

=

（76——新风带入的显热和潜热Q

=

KF（tH

-tB）1Q2——太阳辐射热Q

、Q

=

n

q

——人体散热3

4Q5——设备散热2021/7/1121二、Q

在H-d图上的表示0H

n是在空气冷却器中放出的热量QG

H

HH

H

n0Q

=（

-

）=1、先混合后冷却G

G

H

HQnCH

回-

）+

）（=（02021/7/11222、先冷却后混合HH

HnH-

）Q

=

G（03、二次混合）（H