家用空調(diào)器的設(shè)計(jì)

1、湛江海洋大學(xué)2002屆畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄序言-2第一章 壓縮機(jī)的選型計(jì)算-4第二章 兩器的設(shè)計(jì)計(jì)算-6第一節(jié) 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算-6第二節(jié) 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算-11第三章 系統(tǒng)制冷劑充注量的估算-20第四章 毛細(xì)管的選擇定型-22第五章 電氣控制-24第六章 管路設(shè)計(jì)-27第七章 焓差法測量制冷量的原理和裝置-28第一節(jié) 焓差法測試空調(diào)器性能的理論推算方法-28第二節(jié) 房間空調(diào)器焓差實(shí)驗(yàn)室-37總結(jié)-41致謝-42參考文獻(xiàn)-43序言中央空調(diào)系統(tǒng)一般都應(yīng)用在各種大型的商用辦公樓、豪華大酒店等設(shè)施中，應(yīng)該說其使用功能是比較卓越的，環(huán)境也比較舒適，但其設(shè)施過于龐大，需要專門機(jī)房空間進(jìn)行控制管理，購買費(fèi)用高，耗

2、能量大，運(yùn)行成本過高，一般的家庭、住宅樓、別墅或者小型商業(yè)辦公樓不會(huì)考慮安裝中央空調(diào)系統(tǒng)。普通的家用分體式空調(diào)或者窗式空調(diào)雖然價(jià)格要低于大型的中央空調(diào)，也易于安裝，但是其使用性能效果要低于中央空調(diào)，而且如果是大面積空間或多居室住宅，就需要安裝很多的空調(diào)，不僅操作控制增加了困難，這樣室外機(jī)太多，也影響了樓房的美觀度，給生活環(huán)境增加了負(fù)面影響。所以說，大面積家庭或者小型的商用辦公環(huán)境一般都不會(huì)選擇普通家用空調(diào)，當(dāng)然也不會(huì)購買中央空調(diào)，而是購買小型中央空調(diào)中的兩類代表性產(chǎn)品家庭中央空調(diào)與商用空調(diào)。巨大的市場需求空間，決定了商用空調(diào)未來前景十分看好，其市場容量令廠家和商家尤為樂觀。目前，志高空調(diào)公司已

3、研發(fā)生產(chǎn)了KFR-75FW和KFR-120FW兩種機(jī)型風(fēng)管機(jī)，為了滿足市場需求，增加市場競爭力度，公司將新開發(fā)一種制冷量介于上面兩種機(jī)型的高壓風(fēng)管機(jī)，其型號(hào)為：KFR-88FhW。該機(jī)具體參數(shù)要求如下：制冷量W能效比制熱量W性能系數(shù)出風(fēng)背壓Pa風(fēng)量m3/h電源88002.2105602.812015021002300380V50HZ在本次設(shè)計(jì)過程中，我在公司里面主要負(fù)責(zé)空調(diào)性能匹配方面任務(wù)，因此把畢業(yè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在冷凝器和蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)性能匹配上，電氣控制只作簡單說明。其它方面比如鈑金結(jié)構(gòu)、工藝流程、商檢參數(shù)等由專門工程師負(fù)責(zé)，在此不作詳述。第一章 壓縮機(jī)的選型計(jì)算壓縮機(jī)在正常工作時(shí)，

4、排氣溫度，蒸發(fā)溫度,冷凝溫度,出口溫度46.6。查 圖得：； 壓縮機(jī)制冷能力: 80%-工程經(jīng)驗(yàn)值。流量:壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為2900rpm,所以排氣量V： V=60.7cm3/rev由于壓縮機(jī)的性能參數(shù)是在高溫工況下測試的，而在實(shí)際運(yùn)行中，冷凝溫度一般在50左右，較測試值低，因此可選擇小于計(jì)算值的排氣量。為使壓縮機(jī)充分發(fā)揮制冷能力以及高效率、長期運(yùn)行，根據(jù)壓縮機(jī)能力和排氣量，選取型號(hào)為350DHN-56C2的萬寶壓縮機(jī)。其主要性能參數(shù)如下：產(chǎn)品型號(hào)350DHN-56C2電源形式三相產(chǎn)品規(guī)格3.5HP制冷量 W10270吸氣容積 /rev56額定輸入功率 3.3額定工作電流 A 6.2性能系數(shù)COP值

5、 W/W3.14聲功率級(jí)噪音值 dB（A）68工作電壓范圍 V342418制冷劑R22冷卻方式自然空冷連接管外徑吸氣 mm22排氣 mm12 .7電動(dòng)機(jī)種類三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)極數(shù)2絕緣等級(jí)F啟動(dòng)方式直接繞阻連接Y堵轉(zhuǎn)電流 A40.2電源3380V 50HZ設(shè)計(jì)裝置時(shí)，需要有一定的設(shè)計(jì)裕度，即配用壓縮機(jī)的能力要比額定制冷能力大10%20%，這樣，當(dāng)熱負(fù)荷發(fā)生劇烈變化是時(shí)，裝置也能滿足要求。另外，一般在裝置設(shè)計(jì)時(shí)，兩器的換熱面積都應(yīng)比設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)大一定的裕度，但出于成本考慮，對于在相同的設(shè)計(jì)裕度情況下，兩器所增加的成本較大，而壓縮機(jī)增加的成本很少，故將兩器的設(shè)計(jì)裕度一部分落到壓縮機(jī)上，這樣就會(huì)

6、在保證裝置性能的同時(shí)使整機(jī)成本降低。第二章 兩器的設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié) 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 確定冷凝器熱負(fù)荷及空氣流量有關(guān)設(shè)計(jì)溫度參數(shù)如下：冷凝溫度，蒸發(fā)溫度 ， 進(jìn)口空氣干球溫度，出口干球溫度由文獻(xiàn)查得在、時(shí)，冷凝器負(fù)荷系數(shù)c,則冷凝熱負(fù)荷： 進(jìn)出口空氣溫差 ,則空氣流量= 室外溫度t=35時(shí)空氣密度，取1.092×103 ； 空氣定壓比熱，取1.013。2結(jié)構(gòu)初步規(guī)劃 選定迎面風(fēng)速，沿氣流方向排數(shù)排，冷凝器采用順排套片式。冷凝管用 的紫銅管（內(nèi)螺紋），外套0.12mm厚的鋁片；翅片節(jié)距,縱向管間距,翅片寬度。套片管單位管長的翅片面積：翅片間管子外表面積：故翅化系數(shù)：面積 3.計(jì)算空氣

7、側(cè)換熱系數(shù)及翅片效率 按選定的翅片參數(shù) 故最窄截面風(fēng)速：當(dāng)量直徑： 進(jìn)出口空氣的平均溫度： 查空氣的熱物性表，得； ；故 沿氣流方向翅片長。對于平套片翅片管簇空氣側(cè)換熱系數(shù)可按下式計(jì)算：其中 C=A(1.36-=0.44N=0.45+0.0066=0.51M=-0.28+0.08=-0.25代入上式得：0= =54 W/m2·k對于順排翅片管簇=2.2541 =1.28=2.792當(dāng)量翅片高度:= =0.01189翅片參數(shù) m=66.6f鋁片導(dǎo)熱系數(shù)，取203 W/m·k。故翅片效率 f=0.83表面效率 s=1-0.834計(jì)算管內(nèi)側(cè)冷凝換熱系數(shù)i蒸氣在管內(nèi)冷凝時(shí)的換熱系數(shù)

8、可按下式計(jì)算：假設(shè) ，查表得，氣在，tm=48.5 下的 =19.811,Bm=66.84,因之i=0.68319.81166.84 =3022tw管壁內(nèi)表面溫度；tm水膜平均溫度。如忽略銅管熱阻和接觸熱阻，由管內(nèi)外熱平衡關(guān)系：idi(tk-tw)= s0f0(tw-ta)3022××0.00802×(50-tw =0.83×54×0.6401×(tw-39)解上式得tw=46.2非常接近，可不必重算，故i=3022(50-46.2=2164.5 W/m2·k5.計(jì)算傳熱系數(shù)及傳熱面積取污垢熱阻ri=0,r0=0.0001

9、m2·k/w則K0= =31.5 W/m2·k平均傳熱溫差為m=10.5故需要的傳熱面積：F0= m2所需翅片管總長：Lt=51.55 m6.確定空冷冷凝器的結(jié)構(gòu)尺寸選取垂直氣流方向管排數(shù)nB=38，沿氣流方向排數(shù)nl=1,則 寬A= =1.36 m 高B=nB×S1=38×0.025=0.95 m深C=nl×S2=1×0.022=0.022 m則迎風(fēng)面積：Af=AB=1.36×0.95=1.29 m2實(shí)際迎面風(fēng)速為：Wf= =1.0 m/s與原假設(shè)的迎面風(fēng)速相近，不再另作計(jì)算。7計(jì)算空氣側(cè)阻力及選定風(fēng)機(jī)由式P=9.81&#

10、215;A×() Pa可求得空氣橫向六過整套片順排管簇時(shí)的阻力P=9.81×0.0113×8.7×=5.35 Pa故空冷冷凝器所需風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量Va=1.234m3/s= 74.04m3/min風(fēng)機(jī)靜壓 Hst=6 Pa,全壓H=Hst+Hdy= Hst+=7 Pa注：冷凝器和風(fēng)機(jī)風(fēng)葉具體參數(shù)見第二節(jié)后的表格。第二節(jié) 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算蒸發(fā)器：表面式空氣冷卻器蒸發(fā)器。進(jìn)口空氣干球溫度，濕球溫度。管內(nèi)蒸發(fā)溫度5，大氣壓力。要求出風(fēng)參數(shù)是，蒸發(fā)器的制冷量。1、 傳熱管選用紫銅管。翅片鋁片，。橫向管中心距,縱。管簇按正三角形叉排排列，管排數(shù)排。=2、 確定空氣在

11、蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過程由給定的 進(jìn)出風(fēng)參數(shù)查濕空氣的圖得出： 在濕空氣的圖上連接空氣的進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn)1與狀態(tài)點(diǎn)2，并延長與飽和空氣線相交于點(diǎn)。點(diǎn)的參數(shù)是,。在蒸發(fā)器中空氣的平均焓在圖上按過程線與的線的交點(diǎn)讀得, 由式求得析濕系數(shù)3、循環(huán)空氣量的計(jì)算在進(jìn)口狀態(tài)下的干空氣比容 故空氣的體積流量 為確保蒸發(fā)效果，要加大空氣流量，工程經(jīng)驗(yàn)值取1.15倍，4、 氣側(cè)換熱系數(shù)的計(jì)算先計(jì)算在迎面風(fēng)速時(shí)空氣側(cè)的干換熱系數(shù)。翅片沿氣流方向長,當(dāng)量直徑最窄截面處風(fēng)速：查得空氣在22下的物性 故 由公式 求得 A=0.13 C=0.151 n=0.642 m=-0.214代入公式 并乘以叉排增強(qiáng)系數(shù)1.10，得 按正

12、三角形排列的管簇當(dāng)量翅高 凝路工況下的翅片效率故當(dāng)量換熱系數(shù) 5、 管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)換熱系數(shù)的計(jì)算由表7-10，對于, 在時(shí)，。設(shè)進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的干度，出蒸發(fā)器時(shí)。則R22總流量估計(jì)內(nèi)表面熱流量,按表9-6取的質(zhì)量流速則的總流通截面 每根管子的有效流通截面 蒸發(fā)器的分路數(shù) 取每一分路的流量于是，在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的換熱系數(shù)6、 傳熱系數(shù)及傳熱溫差的計(jì)算由于與潤滑油部分互溶，故管內(nèi)污垢熱阻可忽略，據(jù)文獻(xiàn)介紹翅片冊污垢熱阻，管壁導(dǎo)熱熱阻和翅片與管壁間接觸熱阻之和為,則由式 如果不計(jì)的阻力對蒸發(fā)溫度的影響，則傳熱溫差為7、 單位熱流量及蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定 由上述結(jié)果可得或用試湊法解上式可得 從而可求得所需要的換

13、熱面積據(jù)此可以確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸。所需傳熱管總長迎風(fēng)面積 取蒸發(fā)器長，高，則實(shí)際迎風(fēng)面積。已選用管間距，故每排管子數(shù)為深度方向計(jì)3排，兩邊各為13根管，中間取12根管，共38根管。其總長 它大于計(jì)算數(shù)值，約有13%的裕度。8、 空氣側(cè)的阻力計(jì)算在蒸發(fā)器中空氣的平均參數(shù)比容 密度 空氣流過平套片翅片管簇，在干工況下的阻力可按下式計(jì)算式中 考慮翅片表面粗糙度的系數(shù)，對粗糙的翅片表面,對光滑的翅片表面。沿氣流方向的翅片長。氣流流過整套片叉排管簇的阻力比順排管簇約增加20%。由表9-7中根據(jù)析濕系數(shù)查得系數(shù),由 得注：蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)參數(shù)如下：冷凝器 、蒸發(fā)器具體參數(shù)表冷凝器蒸發(fā)器管道材料紫銅管紫銅管規(guī)

14、格(mm×mm)9.52×0.759.52×0.75外套鋁片厚度 (mm)0.120.12鋁片形式百葉窗波紋片翅片節(jié)距(mm)1.51.8沿氣流方向排數(shù)13垂直氣流方向排數(shù)3813縱向管間距離(mm)2525.4橫向管間距離(mm) 22管簇排列形式順排正三角形叉排實(shí)際尺寸(mm×mm×mm)950×980×22800×330×66風(fēng)機(jī)、風(fēng)葉參數(shù)表室外側(cè)室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)形式軸流風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)YDK-200-6YSK-156/65-4極數(shù)64轉(zhuǎn)速rpm8401400輸入(輸出)功率w(200)600電源38

15、0V50HZ220240V50HZ風(fēng)機(jī)電容10F450V25F450V風(fēng)輪(葉)規(guī)格mm×mm566×167172×192風(fēng)輪數(shù)(葉片數(shù))(4)2第三章 系統(tǒng)制冷劑充注量的估算 系統(tǒng)中冷媒的充注量對整機(jī)制冷能力有著很大的影響。充注量過少，蒸發(fā)器只有部分得到潤濕，蒸發(fā)器面積不能得到充分利用，蒸發(fā)量下降，吸氣壓力降低，蒸發(fā)溫度降低，蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度增加，這不僅使循環(huán)的制冷量下降，而且還會(huì)使壓縮機(jī)的排氣溫度升高，影響壓縮機(jī)的使用壽命。充注量過多，不僅蒸發(fā)器內(nèi)積液過多，致使蒸發(fā)器壓力升高，傳熱溫差減小，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生壓縮機(jī)的液擊現(xiàn)象，而且會(huì)使冷凝器內(nèi)冷凝后的冷凝液

16、體不能及時(shí)排出，使冷凝器的有效面積減小，導(dǎo)致冷凝壓力升高，壓縮機(jī)耗功增加。由此可知，在一定工況下，系統(tǒng)內(nèi)存在一個(gè)最佳充注量的問題。據(jù)有關(guān)資料介紹，對制冷劑為R22的空冷式空調(diào)器而言，系統(tǒng)的制冷劑充注量可用下式估算：G=0.5334VH+0.2247VK式中： G-系統(tǒng)制冷劑充注量，kg； VH-蒸發(fā)器容積，L； VK-冷凝器容積，L。本設(shè)計(jì)中，由前面計(jì)算可知，蒸發(fā)器的傳熱管總長為32.3 m，冷凝器的傳熱管總長為38 m，相應(yīng)的容積為：VH=×di2×LH=/4×0.008022×32.3×103 L =1.63 LVK=×di2&#

17、215;LH=/4×0.008022×38×103 L =1.92 L按上式可估算出該系統(tǒng)的制冷劑充注量為：G=0.5334×1.63+0.2247×1.92=1.3 kg經(jīng)過實(shí)驗(yàn)校正，充注量為1.3 Kg的機(jī)組制冷量不及格，排氣、回氣溫度都偏高，說明冷媒充注量太少。經(jīng)過調(diào)整，最后確定機(jī)組的冷媒充注量為2 Kg。第四章 毛細(xì)管的選擇定型 制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的兩相流動(dòng)過程十分復(fù)雜，難以精確計(jì)算，計(jì)算結(jié)果又往往與實(shí)際情況偏差較大，現(xiàn)行理論確定毛細(xì)管的長度及內(nèi)徑只有圖解法與類比法。而且毛細(xì)管的實(shí)際內(nèi)徑與名義內(nèi)徑之微小偏差對毛細(xì)管的長度影響較大，因而無論

18、是通過圖解法或類比法求得的毛細(xì)管尺寸，都要經(jīng)過在實(shí)際裝置中的運(yùn)行試驗(yàn)，經(jīng)校驗(yàn)和修正后，才能獲得毛細(xì)管的最佳尺寸。我廠在毛細(xì)管的選定方面主要用類比法與實(shí)驗(yàn)法相結(jié)合，即在參考比較成熟的同類產(chǎn)品，進(jìn)行類比得出所需的毛細(xì)管的幾何尺寸。類比法的原理如下所述：根據(jù)制冷原理的熱力計(jì)算可知，制冷量Q0=qm×q0 (其中 qm為質(zhì)量流量，q0為單位制冷量)，對于兩臺(tái)制冷劑和工況都相同而制冷量不同的空調(diào)器，由于兩者的q0相同，則有 Q01/Q02=qm1/qm2當(dāng)毛細(xì)管長度一定時(shí)，流量qm又與毛細(xì)管的流通面A 成正比，即 Q01/Q02=qm1/qm2=A1/A2故本機(jī)型的設(shè)計(jì)在參照本廠一臺(tái)比較成熟的

19、制冷量為Q01=2.5Kw的空調(diào)器中所采用的毛細(xì)管3×1.4×650 mm 進(jìn)行類比得：A1/A2=Q01/Q02=2.5/8.8又因?yàn)锳1/A2=(d1/d2)2所以 d2=2.63 mm故取用本廠現(xiàn)有規(guī)格為4.0×2.7 的毛細(xì)管。由小型制冷裝置文獻(xiàn)可知，（d1/d2）4.6=L1/L2故L2=L1/(d1/d2)4.6=650/(2.63/2.7)4.6=733.5 mm所以由類比法初選毛細(xì)管為4.0×2.7×730 mm。實(shí)驗(yàn)校正：在匹配時(shí)使用此規(guī)格毛細(xì)管，發(fā)現(xiàn)回氣溫度偏高，冷凝壓力低，冷媒過熱度大。此現(xiàn)象表明毛細(xì)管過長，節(jié)流程度大，使

20、到冷媒循環(huán)量小，蒸發(fā)完成得早。經(jīng)過多次調(diào)試，當(dāng)毛細(xì)管長度為500 mm時(shí)，回氣、排氣、蒸發(fā)、冷凝等各溫度較為合理，制冷量也達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。所以最后確定制冷毛細(xì)管為：4.0×2.7×500 mm。在熱泵制熱情況下，只用制冷毛細(xì)管時(shí)，制熱量達(dá)不到額定值。制熱量額定值一般為制冷量額定值的1.151.2倍。即Q=（1.151.2）Q0。根據(jù)公司以往經(jīng)驗(yàn)并通過實(shí)驗(yàn)調(diào)試，當(dāng)制熱毛細(xì)管為950mm時(shí)，制熱量合格。最終確定制熱毛細(xì)管為4.0×2.7×1050mm。制冷和制熱毛細(xì)管長度的不同，在工藝上是通過一個(gè)單向閥來實(shí)現(xiàn)各自的運(yùn)行情況。其接法如制冷原理系統(tǒng)圖所示。第五章

21、電氣控制低壓保護(hù)：壓力過低，低壓開關(guān)動(dòng)作進(jìn)入低壓保護(hù)。高壓保護(hù)：壓力過高，高壓開關(guān)動(dòng)作進(jìn)入高壓保護(hù)。室溫探頭: 檢測室內(nèi)溫度，管溫探頭：檢測室內(nèi)盤管溫度變化。除霜：熱泵制熱時(shí)，室外溫度較低，容易引起室外換熱器結(jié)霜，從而影響整機(jī)性能，為此，加設(shè)了除霜控制。制冷工作模式下的防結(jié)霜保護(hù)功能：1、 制冷工作時(shí)，壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)行10分鐘后，若Tp1，則進(jìn)入防結(jié)霜保護(hù)，此時(shí)，壓縮機(jī)、外風(fēng)機(jī)關(guān)閉，內(nèi)風(fēng)機(jī)微風(fēng)運(yùn)行。2、 防結(jié)霜保護(hù)過程中，若Tp7，則退出防結(jié)霜保護(hù)，此時(shí)，內(nèi)風(fēng)機(jī)按原先的工作方式工作，而壓縮機(jī)、外風(fēng)機(jī)至少須停機(jī)三分鐘保護(hù)。室外機(jī)異常保護(hù)功能：1、 制冷工作時(shí)，壓縮機(jī)連續(xù)工作5分鐘后，在壓縮機(jī)連續(xù)工

22、作過程中，若Tp持續(xù)20分鐘高于25，則定時(shí)燈閃亮（5次/8秒），指示室外機(jī)異常；若又持續(xù)20分鐘高于25,則空調(diào)器保護(hù)關(guān)機(jī)，定時(shí)燈仍保持閃亮狀態(tài)。（定時(shí)、睡眠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、大功率運(yùn)行狀態(tài)下亦如此）2、 室外機(jī)異常期間，若Tp25或壓縮機(jī)關(guān)閉，則立即退出室外機(jī)異常狀態(tài)。3、 室外機(jī)異常保護(hù)關(guān)機(jī)后，須按壓遙控器上的開/關(guān)鍵或電控器上的RUN鍵后才可重新開機(jī)。室外板有1、相序保護(hù)：相序正確時(shí)，綠燈亮。 2、過流保護(hù)：運(yùn)行電流1516A時(shí)進(jìn)入保護(hù)。操作面板功能：模式選擇、制冷、制熱、除濕、定時(shí)開機(jī)、定時(shí)關(guān)機(jī)、鎖鍵、加/減鍵。待機(jī)狀態(tài)下，同時(shí)按下加/減鍵達(dá)3秒進(jìn)入自檢功能，所有指示燈按順序亮一遍。溫度設(shè)

23、置：1829定時(shí)時(shí)間：112小時(shí)縮時(shí)功能：將室內(nèi)板CN23短路1、 壓機(jī)停機(jī)后重新啟動(dòng)開機(jī)3分延時(shí)，變3秒延時(shí)2、 定時(shí)開、關(guān)機(jī)：X分X秒3、 保護(hù)功能縮時(shí)：X分X秒面板故障診斷顯示：定時(shí)溫度故障位置原因維修方法1229118外機(jī)組外機(jī)組故障檢查壓機(jī)外風(fēng)機(jī)加制冷劑1128118室溫?zé)崦綦娮锜崦綦娮韫收蠐Q熱敏電阻或電路板1027118管溫?zé)崦綦娮锜崦綦娮韫收蠐Q熱敏電阻或電路板825118外機(jī)組過流電壓異常檢查外機(jī)組724118過熱保護(hù)結(jié)霜保護(hù)電路短路、電機(jī)故障、空氣過濾網(wǎng)堵塞除掉遮蔽障礙物，檢查空氣過濾網(wǎng)第六章 管路設(shè)計(jì)管路設(shè)計(jì)如付圖所示。 第七章 焓差法測量制冷量的原理和裝置第一節(jié) 焓差法測試

24、空調(diào)器性能的理論推算方法一概述 空氣焓差法是通過測量空調(diào)器進(jìn)口及出口的空氣的焓值和循環(huán)風(fēng)量，以此來確定空調(diào)器的制冷量或制熱量的一種性能測試方法。這種方法具有快速、方便、投資少、測試精度滿足生產(chǎn)要求的優(yōu)點(diǎn)，它是國標(biāo)中規(guī)定的常用測試方法之一。目前，這種測試方法廣泛應(yīng)用于空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)和一部分技術(shù)部門。以下是從熱力學(xué)原理出發(fā)，推算出焓差法測試數(shù)據(jù)處理的理論技術(shù)方法及實(shí)際推廣應(yīng)用。二理論推算過程空氣焓差法主要測試的內(nèi)容是風(fēng)量的測量和濕空氣焓值的測量。根據(jù)焓差法的測試原理，空調(diào)器的制冷量（或制熱量）可由下式計(jì)算：Q0= (1)式中Q0-空調(diào)器的制冷（或制熱）量 kj/h-測風(fēng)量V時(shí)噴嘴進(jìn)口處的濕空氣密度

25、kg/m3V-空調(diào)器的循環(huán)風(fēng)量 m3/hh1,h2-空氣進(jìn)出口處焓值 kj/（kg·d）d-測風(fēng)量V時(shí)噴嘴進(jìn)口處空氣含濕量 kg/（kg·d）下面對（1）式中的各參數(shù)進(jìn)行理論推算：1 濕空氣的密度kg/m3在空氣調(diào)節(jié)范圍里，濕空氣可以看成干空氣和水蒸汽兩部分組成，所以，濕空氣的密度由干空氣密度d和水蒸氣密度q兩者構(gòu)成，即 =d+q (2)d-干空氣密度 kg/m3q-水蒸汽密度 kg/m3空氣中的水蒸汽含量極少，它可以和干空氣一樣看成理想氣體。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和道爾頓分壓定律，可分別求出干空氣和水蒸汽的密度：d= = (3)q= (4)式中：B-大氣壓（N/ m2）Pd

26、-干空氣分壓力（N/ m2）Pq-水蒸汽分壓力（N/ m2）（3）+（4）得：= =（0.003484）-0.001318 (5)由相對濕度的定義:= (6)得： Pq=·Ps （7）將上式代入式（5）得：=0.003484-0.001318· （8）此式就是濕空氣的密度計(jì)算公式，式中符號(hào)的意義為：B-測量時(shí)濕空氣的總壓力（大氣壓）（N/ m2）T-干球的熱力學(xué)溫度（K）Ps-與溫度T對應(yīng)的的飽和水蒸汽壓力（N/ m2）Rd，Rq-分別是干空氣和水蒸汽的氣體質(zhì)量常數(shù)（kj/kg·K）-測量時(shí)濕空氣的相對濕度（計(jì)算見后）2循環(huán)風(fēng)量V m3/h根據(jù)伯努力方程，流體流動(dòng)

27、時(shí)，位于同一流管束內(nèi)的流體遵循著一個(gè)共同的規(guī)律，即任意一個(gè)截面上流體的動(dòng)壓頭，靜壓頭和位置壓頭三者之和都相等。P+v2+gz=const （9）取風(fēng)量測量裝置噴嘴進(jìn)口處（靜壓箱內(nèi)整流板后）截面為“0”，噴嘴出口處為截面“1”，則由式（9）可知：P0+v02+gz0= P1+v12+gz1P0- P1=+g（z1- z0） （10）由于截面“0”和截面“1”處于同一水平高度 z1- z0=0又因?yàn)殪o壓箱中氣流速度一般控制在很低的范圍（如v0<0.75m/s）所以： v02 v12 式（10）可簡化為： P= v12v1= （11）因此通過噴嘴的氣體容積流量為：V=A v1=A （12） 在

28、上面的推導(dǎo)過程中我們假設(shè)空氣為不可壓縮氣體，事實(shí)上空氣通過噴嘴時(shí)比容（或密度）會(huì)發(fā)生變化，還會(huì)產(chǎn)生壓力損失等，引入一個(gè)系數(shù)來對這種假設(shè)帶來的誤差進(jìn)行修正，這個(gè)系數(shù)即為流量系數(shù)C。式（12）可化為：V=A v1=C A （13）式中各參數(shù)的意義為：A-噴嘴流通面積（m2） P-噴嘴前后的靜壓差或噴嘴喉部動(dòng)壓（N/ m2）-噴嘴進(jìn)口處濕空氣密度 kg/m3C-流量系數(shù)。它與噴嘴直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)、噴嘴前后靜壓差P及流體的性質(zhì)等因素有關(guān)。C可通過下圖查得。流量系數(shù)C亦可用公式C=0.9986-6.688 +其中雷諾數(shù)： Re= 對于用水（蒸餾水）作為工作液的補(bǔ)償微壓計(jì)測定的噴嘴前后靜壓差或噴嘴喉部動(dòng)

29、壓P可用下式表示：P=水·g·H （14）式中： 水-蒸餾水密度，取水=103kg/m3(常溫常壓下) g-地球重力加速度，取g=9.8m/s2 H-靜壓差（或喉部動(dòng)壓）產(chǎn)生的水液柱高度（mmH2O）則（13）式可化為：G=4.4272·C·A· （15）此式即為計(jì)算噴嘴流量的公式，如果測量風(fēng)量時(shí)同時(shí)開啟幾個(gè)噴嘴，則空調(diào)器的循環(huán)風(fēng)量應(yīng)為通過這些噴嘴流量的總和。3.進(jìn)、出空調(diào)器空氣的焓差h的計(jì)算：焓是代表能量的狀態(tài)參數(shù)，它只與空氣所處的狀態(tài)有關(guān)。由于濕空氣是由干空氣和水蒸汽組成，因此濕空氣的焓應(yīng)該由干空氣焓和水蒸汽的焓組成，即： h=1.01t+

30、d·(2500+1.84t) kj/（kg·d）式中： t-空氣溫度 d-空氣含濕量 kg/（kg·d） 1.01-干空氣平均定壓比熱（kj/kg·K） 1.84-水蒸汽平均定壓比熱（kj/kg·K） 2500-0時(shí)水的汽化潛熱 kj/kg進(jìn)、出空調(diào)器的焓差為：h=h1-h2=1.01(t1-t2)+2500(d1-d2)+1.84(t1d1-t2d2) (17)含濕量d的定義為：d= (18)式中，mq、md分別表示容積為V，溫度為T時(shí)濕空氣中水蒸汽質(zhì)量和干空氣質(zhì)量（kg）,在實(shí)驗(yàn)條件下空氣中的水蒸汽和干空氣均可當(dāng)作理想氣體，則有： Pq &

31、#183;V=mq·Rq·T (19) Pd ·V=md·Rd·T將（19）代入（18）式得到：d=0.622 (20)又 Pd+Pq=BPq=·Ps（19）式可化為：d=0.622 （21）式中：-濕空氣的相對濕度Ps-對應(yīng)于干球溫度td的飽和水蒸汽壓力（N/m2）B-大氣壓力（N/m2）正是由于直接測量焓濕量d非常困難，需要一個(gè)間接的測量方法。從式（21）可以看出，如果已知干球溫度td和大氣壓力B及相對濕度就可以求出含濕量d。td和B都很容易直接測量，但相對濕度不能直接測量，必須再找一個(gè)間接測量的方法，以下分析相對濕度與干球溫度t

32、d，濕球溫度 tw的關(guān)系。當(dāng)濕球紗布上水分的蒸發(fā)趨于穩(wěn)定時(shí)，存在著熱濕交換的相對平衡的關(guān)系，即空氣對濕球的傳熱量Qin與濕球紗布上的水分蒸發(fā)的耗熱量Qout相等。即：  Qin=Qout (22)由對流換熱定律知：Qin=·(td-tw) ·F (23)式中： td、tw-分別表示干、濕球溫度（）水分蒸發(fā)時(shí)的耗熱量（吸熱）： Qout=w· (24)式中： w-濕球水分蒸發(fā)量kg -水的汽化潛熱kj/kg空氣與濕球上的水之間存在著質(zhì)交換，其傳質(zhì)量可根據(jù)傳質(zhì)學(xué)規(guī)律-菲克定律來求得：w= (kg/s) (25)式中：-傳質(zhì)系數(shù) kg/(m2·s&#

33、183;Pa)Pws-對應(yīng)于濕球溫度tw的飽和水蒸汽壓力（N/m2）Pq-空氣中水蒸氣分壓力（N/m2）F-濕球表面積 m2B0-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 1.01325×105 N/m2B-實(shí)際大氣壓 N/m2將（25）式代入（24）式中：Qout=w·=1.01325×105··(Pws-Pq) · （26）將（26）、（23）式代入（22）式，得： Pq= Pws- K·(td-tw) ·B (27)式中： K= 、由實(shí)驗(yàn)確定，且與風(fēng)速U有關(guān)。一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來求K： K=0.00001×(65+) (28

34、)由式（27）即可計(jì)算相對濕度= = (29)式中： Pws-對應(yīng)于濕球溫度tw的飽和水蒸汽壓力（N/m2）Pds-對應(yīng)于干球溫度td的飽和水蒸汽壓力（N/m2）B-實(shí)際大氣壓 N/m2將上面的式（28）、（29）、（21）、（17）、（8）、（15）、（1）聯(lián)合求解，就可以計(jì)算出空調(diào)器的制冷量（制熱量）。三.總結(jié)：通過對焓差法測試原理及熱力學(xué)理論的推演，得出了求解空調(diào)器性能的理論公式。通過對空氣基本參數(shù)的測量，可利用這組理論公式計(jì)算出空調(diào)器的制冷、制熱量，其結(jié)果的精度比根據(jù)圖表進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的結(jié)果精度高，理論依據(jù)更充分，克服了利用圖表所帶入的原理近似誤差。下面是空氣焓差法測試空調(diào)器性能的理論求

35、解方程，將實(shí)驗(yàn)時(shí)所測得的一些基本參數(shù)（干球溫度、濕球溫度、大氣壓、噴嘴前后靜壓差所產(chǎn)生的液柱高度及測量風(fēng)速等）代入下面的方程即可求解出空調(diào)器的性能參數(shù)。 K=0.00001×(65+) (28)= = (29)d=0.622 （21）h=h1-h2=1.01(t1-t2)+2500(d1-d2)+1.84(t1d1-t2d2) (17)=0.003484-0.001318· （8）G=4.4272·C·A· （15）Q0= (1)式中各參數(shù)的含義：（為測量參數(shù)） U-空氣流過濕球的速度 m/s td,tw-干、濕球溫度 t1,t2-空調(diào)器進(jìn)出風(fēng)

36、干球溫度 B-實(shí)驗(yàn)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮?（N/ m2）Pds ,Pws -與干、濕球溫度相對應(yīng)的水蒸汽飽和壓力（N/m2）d1,d2- 空調(diào)器進(jìn)出風(fēng)含濕量 kg/（kg·d）h1,h2-空氣進(jìn)出口處焓值 kj/（kg·d）-濕空氣的相對濕度-噴嘴進(jìn)口處濕空氣密度 kg/m3T-空氣的熱力學(xué)干球溫度（K）H-靜壓差（或喉部動(dòng)壓）產(chǎn)生的水液柱高度 mmH2OA-噴嘴流通面積（m2）V-空調(diào)器的循環(huán)風(fēng)量 m3/hQ0-空調(diào)器制冷（制熱）量 kj/h第二節(jié) 房間空調(diào)器焓差實(shí)驗(yàn)室一技術(shù)概況1 本實(shí)驗(yàn)室提供GB/T7725-1996規(guī)定的各種工況條件。2 本試驗(yàn)裝置適用于采用空冷式冷凝器，全封

37、閉制冷壓縮機(jī)的窗式、立式、柜式和分體式空調(diào)器的測試。3 被測空調(diào)器可以是50HZ、60HZ，220V單相機(jī)或380V三相電源供電的單冷、熱泵輔助電熱和熱泵型空調(diào)器。4 測試范圍：制冷量：1250-15000W制熱量：1500-15000W除濕量：6kg/h5測試精度：同樣測試條件下，重復(fù)測試結(jié)果相差不超過4%。二主要設(shè)備概述：1 裝置主體采用拼裝式庫板聚氨脂發(fā)泡，內(nèi)外表面為噴塑板。尺寸大約為9×4×3.2米。2 室內(nèi)側(cè)再處理機(jī)組： 包括制冷、電熱、電加濕器、風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)道。3 室外側(cè)再處理機(jī)組： 包括制冷、電熱、電加濕器、風(fēng)機(jī)。4 空氣采樣裝置2套（室內(nèi)外各一套，結(jié)構(gòu)有差異）包括取樣管，取樣風(fēng)機(jī)，干濕球溫度計(jì)。5 焓差裝置箱一套： 包括平衡箱，微壓差計(jì)，噴嘴若干，整流板兩塊，排風(fēng)扇E級(jí)（可變速），溫濕度測量器。6 試驗(yàn)裝置布置如下圖(圖1)，空調(diào)器室內(nèi)側(cè)送風(fēng)口溫