连载· 25|《变风量空调系统》——4.6低温送风空调机组设计选型
2017-12-15
4.6.3 表冷器的设计方法
低温送风表冷器的设计方法、设计参数与常规送风系统存在很大的差别。表冷器的设计包括迎风尺寸、管数、排数、片距、换热面积等参数，热工计算需包括表冷器的迎面风速、水流速、换热系数、能达到的空气终温等参数。
88805·pccn新蒲京技术产品图
表冷器的设计有多种方法，本书根据低温送风表冷器的特殊性提出了以下计算方法。 具体设计是采用先按根据低温送风表冷器的特殊性选择合适的参数，即根据初始条件确 定冷却盘管的类型，以提供设计用的参数表。然后根据已确定的表冷器的参数进行热工计算，结果是否满足设计要求，若不能满足需重新选择片距或改变排数。具体设计过程如图 4-5 所示。
图 4-5 低温送风冷却盘管计算流程
下面以 ZST-nNL 型的冷却盘管为例介绍低温送风冷却盘管的设计过程。
（1）初始条件。
表冷器处理的风量，即一次低温风 G1（kg/s）；
表冷器处理前空气参数 c1 点：tc1，φc1，hc1；
表冷器处理后空气参数 l 点：t1，φ1，h1；
冷冻水进出口温度：t1，t2。
表冷器处理的冷量 Q0，冷量计算式为
Q0=G1×（hc1-hI′）（4-6）
式中 Q0 ——表冷器处理冷量，kW；
G1 ——室内送风量，kg/s；
hc1 ——表冷前空气参数的焓值，kJ/kg；
h1′——表冷后空气参数的焓值，kJ/kg。
（2）确定迎面风速。
在确定好类型后，假设迎面风速 vy′=2m/s，通过冷却盘管的风量确定其有效长度， 然后可以通过以下步骤计算实际迎面风速，则有
Fy′=G/（vy′r ） （4-7）
B=Fy′/L （4-8）
n=B/D（取整） （4-9）
Fy=nDL （4-10）
vy=G/Fy （4-11）
式中 vy′——假设迎面风速，m/s；
Fy′——假设迎风面积，m ；
vy——实际迎面风速，m/s；
Fy——实际迎风面积，m ；
r ——空气密度，kg/m3；
B ——有效高度，m；
n ——冷却盘管管数；
D ——管距，m（取 0.038m）；
L ——有效长度，m（该值通过风量给出一个初设值，可参考表 4-9，也可以根据空调机组的尺寸给定）。
表 4-9表冷器的有效长度 L 参考表
（3）确定冷却水流速。
先假设盘管为单回路（即管程数 m=1），可以通过下面的公式计算冷却水流速，则有
式中m ——管程数；
Fw ——水通断面积，m ；
W ——水流量，kg/s；
v ——冷却水水流速，m/s。
若 v>1.8m/s，则增加管程数，即 m=2；
若 v<0.6m/s，则减少管程数，即 m=0.5，重 复上面的计算，直至 0.6 ≤ v ≤ 1.8，此时的 v 即合理的冷却水流速。
（4）表冷器传热系数的拟和。
常规送风系统中的表冷器的传热系数 K [W/（m2·℃）] 为
低温送风表冷器的传热系数 K 的计算公式是设计表冷器的关键，必须通过实验数据 拟合得到适用于低温送风表冷器的传热系数的计算公式。为得到低温送风表冷器的传热系数的计算公式，采用一只 ZST1012/410-2.3 表冷器做低温送风的实验，表冷器的设计参数见表 4-10。
表 4-10 ZST1012/410-2.3 型表冷器设计参数
实验中使表冷前的进风参数和送风量维持在设定值，通过改变水侧的参数得到系列 实验结果见表 4-11。
表 4-11低温送风表冷器的实验结果（水为介质）
设计计算采用的常规送风表冷器的换热系数公式（4-16），通过实验数据拟合得到 低温送风表冷器的传热系数 K1[W/（m ·℃）] 的计算公式为
该公式为低温送风表冷器的设计提供了实验依据。
（5）能达到的空气终温 tl′。
假设盘管排数 N=8，选择盘管的片距，根据片距确定盘管的散热面积 Fd，表 4-12 为不同片距的散热面积系数 α。
表 4-12 不同片距的散热面积系数
将能达到的空气终温与冷却盘管后空气应达到的温度 tl 比较，如果 -0.2 ≤ tl ′-tl ≤ 0，则冷却盘管设计满足要求，冷却盘管型号为 ZST-nN/L- 片距。如果 tl′-tl>0，则冷却盘管排数 N 加 2；如果 tl ′-tl<-0.2，则冷却盘管排数 N 减 2，重新计 算，直至满足要求。
4.6.4抽力型空调机和压入型空调机
低温送风空调机分两种类型，表冷器下游侧设置送风机的称为抽力型空调机；而在表冷器上游侧设置送风机称为压入型空调机，如图 4-6 所示。
图 4-6 低温送风空调机种类
两种空调机不同点在于通过送风机时温度的上升。抽力型空调机，风机设置在表冷器之后，空调机出口空气温度比表冷器出口温度要高。而压入型空调机，风机设置在表冷器前，空调机出口空气温度等于表冷器出口温度。因此，在同样空调机出口温度情况 下，抽力型空调机和压入型空调机相比，冷却盘管出口温度要低，建议对于要求具有较低的送风温度系统采用压力型，一般项目以采用抽力型的居多。
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