【正文】 流或直線流 ～ ～ 很小 ～ 實(shí)驗(yàn)室中最常用的是側(cè)面上送下回與孔板頂送下回方式。圖 23 所示的是側(cè)面上送下回送風(fēng)方式，實(shí)驗(yàn)室的空氣處理設(shè)備置于環(huán)境室的一側(cè)，空氣從下部百第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 葉窗進(jìn)入，從頂部水平或略上斜百葉進(jìn)入環(huán)境室，根據(jù)空氣動(dòng)力及空氣自重，將空氣分配到 整個(gè)環(huán)境室。這種送風(fēng)方式具有設(shè)備布置簡(jiǎn)單，施工方便的優(yōu)點(diǎn)，而且能保證工作區(qū)的速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)趨向一定的均勻和穩(wěn)定；但這種送風(fēng)方式射流很快與房間空氣充分混合，射流衰減較快。而被測(cè)空調(diào)器一般安裝在空氣再處理柜的另一側(cè)靠近庫體的截面上，送風(fēng)距離要求較遠(yuǎn)，所以要保證在該工作區(qū)有一定的氣流速度，就必須加大循環(huán)風(fēng)量，而提高環(huán)境室內(nèi)空氣流速，也就提高了接收室及空氣測(cè)量裝置壁面的換熱系數(shù)，從而增加了其漏熱量。另外當(dāng)測(cè)試除制冷量 /制熱量的被測(cè)機(jī)其他性能時(shí)，被測(cè)空調(diào)器的出風(fēng)與循環(huán)送風(fēng)正對(duì)，將會(huì)增加被測(cè)空調(diào)器出風(fēng)的空氣阻力，使其循 環(huán)風(fēng)量減小，從而影響測(cè)試的真實(shí)性。 對(duì)于常見的焓差實(shí)驗(yàn)室來說，不管是室內(nèi)側(cè)還是室外側(cè)，都希望它的空氣的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)能夠盡可能的保持均勻良好。由表 可知，孔板送風(fēng)的射流的擴(kuò)散和混合性能相對(duì)其它方式要好，而且射流的特點(diǎn)是空氣的混合過程相對(duì)較短，溫度和風(fēng)速衰減快，因而能夠使室內(nèi)的空氣保持溫度和速度分布較均勻。 綜上所述，本試驗(yàn)室的室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)均采用孔板頂送下回的送風(fēng)方式。 這里具體介紹下室內(nèi)側(cè)房間孔板頂送下回風(fēng)的送風(fēng)方式，空氣首先從房間底部一側(cè)進(jìn)入空氣處理柜，空氣處理柜主要對(duì)進(jìn)來的空氣進(jìn)行降溫（加熱）和加 濕的處理，然后通過風(fēng)機(jī)將處理過的空氣流經(jīng)空氣導(dǎo)流板進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室房間頂部 — 穩(wěn)壓室，在這里，由于流動(dòng)阻力的作用使其靜壓下降，然后空氣逐漸通過孔板流到房間的其他地方，這樣空氣在穩(wěn)壓室內(nèi)由于孔板泄壓透風(fēng)的作用，使空氣流量如水流一樣，順序減少，這樣它的動(dòng)壓就會(huì)逐漸降低，相反，靜壓卻會(huì)反向增大，保證了穩(wěn)壓室內(nèi)部空氣的靜壓處處相等，保證了送風(fēng)的均勻。 焓值法空調(diào)器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的研制 11 2．孔板設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 室內(nèi)側(cè)送風(fēng)量的確定：循環(huán)風(fēng)量不小于冷凍機(jī)組的最小配風(fēng)量，也不小于的換氣次數(shù)，考慮到減小空氣再調(diào)節(jié)慣性，取換氣量為 80 次 /h。 18匹冷凍機(jī)組最 大循環(huán)風(fēng)量為 9000m3/h；另外，室內(nèi)側(cè)房間的容積約為6＝ m3，則循環(huán)風(fēng)量為 280＝ 18480m3/h，兩者取大，則再調(diào)節(jié)機(jī)組送風(fēng)量應(yīng)大于 18480 m3/h。 （ 2） 室外側(cè)送風(fēng)量的確定：循環(huán)風(fēng)量不小于冷凍機(jī)組的最小配風(fēng)量，也不小于的換氣次數(shù)，考慮到室外側(cè)進(jìn)行低溫工況和減小空氣再調(diào)節(jié)慣性，取蒸發(fā)器 蒸發(fā)器 穩(wěn)壓室工作區(qū)電加熱器表冷器電加濕器循環(huán)風(fēng)機(jī)空氣再處理柜測(cè)試環(huán)境室 圖 24 孔板頂送下回方式示意圖 表冷器電加熱器加濕器循環(huán)風(fēng)機(jī)空氣再處理柜工作區(qū)圖 2－ 3 側(cè)面下回上送方式示意圖 第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 換氣量為 100 次 /h。 27 匹冷凍機(jī)組最大循環(huán)風(fēng)量為 16200m3/h；另外，室外側(cè)房間的容積約為 46＝ 84 m3，則循環(huán)風(fēng)量為 210084＝16800m3/h，兩者取大 ，則再調(diào)節(jié)機(jī)組送風(fēng)量應(yīng)大于 16800 m3/h。 （ 3）其他參數(shù)的確定： 經(jīng)過計(jì)算，現(xiàn)將孔板送風(fēng)參數(shù)匯總于如表 表 22 孔板送風(fēng)計(jì)算結(jié)果匯總 No 名 稱 單位 計(jì)算公式 結(jié)果 參 數(shù) 說 明 1 送風(fēng)速度 v0 m/s 001500d vv ? V: 20℃ 時(shí)空氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)， ㎡ /s d0: 孔板孔徑， m (取 6 ㎜ ) L: 循環(huán)風(fēng)量， m3/h α: 空口流量系數(shù)， ～ （取 ） F: 總面積， 54=20 ㎡ S: 穩(wěn)壓層內(nèi) 有孔板的最大流程，m 2 開孔總面積 Fk ㎡ ?03600vLFK ? 3 凈孔面積比 K K=Fk / F 4 孔中心距 l m Kdl 40 ?? 31 5 工作區(qū)最大風(fēng)速 Vxm m/s Kvvxm ?0? 6 穩(wěn)壓層凈高 h m Fv sLh ? 由以上計(jì)算結(jié)果確定孔板參數(shù)如下：孔徑 dS=φ6㎜，孔口中心距 L=30㎜ 30㎜，穩(wěn)定層凈高 。由于室外側(cè)情況與室內(nèi)側(cè)相差不大，故設(shè)計(jì)時(shí)與室內(nèi)側(cè)一樣。根據(jù)以上分析，環(huán)境室布置如圖 25 圖 25 環(huán)境室布置圖 室外側(cè)房間室內(nèi)側(cè)房間1234567891011121314 焓值法空調(diào)器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的研制 13 1－室內(nèi)側(cè)蒸發(fā)器 2－室內(nèi)側(cè)電加熱器 3－室內(nèi)側(cè)加濕管 4－室內(nèi)側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī) 5－室外側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī) 6－室外側(cè)加濕管 7－室外側(cè)電加熱器 8－室外側(cè)蒸發(fā)器 9－室外側(cè)前加熱器 10－被測(cè)機(jī)室外機(jī) 11－被測(cè)機(jī)室內(nèi)機(jī) 12－混合箱 13－風(fēng)量測(cè)量箱 14－調(diào)零風(fēng)機(jī) 167。 空氣再處理設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型 為滿足實(shí)驗(yàn)所需環(huán)境要求，須對(duì)實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)的循環(huán)空氣進(jìn)行一系列的處理，主要包括降溫 降濕 、 加熱 、加濕、風(fēng)機(jī)送風(fēng)。這里主要對(duì)空氣進(jìn)行加熱、加濕和風(fēng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。該實(shí)驗(yàn)室空氣處理系統(tǒng)中的空氣處理柜如下圖 26 所示。 167。 循環(huán)風(fēng)機(jī)類型的選擇 [21] 根據(jù)其工作原理，循環(huán)風(fēng)機(jī)可分為離心式、軸流式、貫流式三種。 離心式風(fēng)機(jī)的工作原理為，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)葉片間的氣體轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將氣體徑向甩出，同時(shí)在葉輪的吸氣口形成真空，在壓差的作用下外界空氣被吸入葉輪。離心式風(fēng)機(jī)有噪聲低、壓頭較高的優(yōu)點(diǎn)，適用于風(fēng)阻大的通風(fēng)系統(tǒng)。 軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理為，高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)葉帶動(dòng)空氣，空氣在葉片和擴(kuò) 壓器的作用下壓力增加，并軸向排出。其缺點(diǎn)為：產(chǎn)生的風(fēng)壓較低，風(fēng)量較大，但噪聲較大，適用于風(fēng)阻較小的通風(fēng)系統(tǒng)。 貫流式風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、風(fēng)壓小、噪聲低轉(zhuǎn)子。其一般用在家用空調(diào)器的室內(nèi)機(jī)中。 由于在此空氣再處理系統(tǒng)中空氣阻力較大，故綜合利弊采用離心式風(fēng)機(jī)。 167。 風(fēng)壓的計(jì)算 如上節(jié)所述可知，整個(gè)空間流道中的設(shè)備布置較多，而且其運(yùn)行條件變化十分大，使流道變得較為復(fù)雜，要直接較精確地計(jì)算循環(huán)風(fēng)道的壓力損失則十分困難；同時(shí)由于實(shí)際試驗(yàn)條件所限，也無法精確的模擬出此系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)道阻力。故抓住系統(tǒng)對(duì)風(fēng) 阻影響較大的部分，忽略其他次要部分，從而簡(jiǎn)化整個(gè)風(fēng)道計(jì)算模型，估算整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)的風(fēng)量是有效、可行的。根據(jù)流場(chǎng)中設(shè)備分布的情況，將風(fēng)道及其阻力部件形式加以簡(jiǎn)化得出一壓損計(jì)算用結(jié)構(gòu)示意圖 26[如室內(nèi)側(cè) ]。 第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 a 進(jìn)風(fēng)格柵， b 蒸發(fā)器， c 風(fēng)道， d 出風(fēng)口 [擴(kuò)大 ] 圖 26 如圖 26 所示，作如下簡(jiǎn)化： （ 1） 電加熱器為網(wǎng)狀平板結(jié)構(gòu)，垂直于風(fēng)道中氣流方向布置，其主平面即為風(fēng)道迎風(fēng)面，可簡(jiǎn)化為網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)。 （ 2） 風(fēng)道中氣流方向改變 900 的地方以及風(fēng)道截面面積發(fā)生變化的地方簡(jiǎn)化為彎頭和漸括口 ，使得風(fēng)管擴(kuò)散與折彎得以分離進(jìn)行處理，簡(jiǎn)化計(jì)算。 （ 3）風(fēng)道中的風(fēng)機(jī)是整個(gè)氣流循環(huán)中最大的阻力部件，一是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)處風(fēng)速最大，二是風(fēng)機(jī)迎風(fēng)布置，其有限的排風(fēng)面積使風(fēng)道嚴(yán)重受阻。在此把它簡(jiǎn)化為一過風(fēng)面積比很低的網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)。 （ 4）空氣再處理系統(tǒng)的表冷器為矩形翅片套管方式，其主平面為風(fēng)道迎風(fēng)面， 將其簡(jiǎn)化為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其 5 排管即簡(jiǎn)化為 5 層網(wǎng)格相疊，因蒸發(fā)器參數(shù)未定，可先按常用風(fēng)速 。 根據(jù)以上分析，將對(duì)整個(gè)風(fēng)道的阻力進(jìn)行估算，因整個(gè)風(fēng)道為短流程，并且根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，光滑風(fēng)道的沿程阻力對(duì)風(fēng)道的總阻力影 響非常小，可以忽略。故可將風(fēng)道的局部阻力近似為總阻力。 局部阻力的計(jì)算公式： 22?????jP （ 21） 式中 ξ— 局部阻力系數(shù)； v— 空氣入口流速 m/s； ρ— 空氣密度 kg/m3 取 kg/m3 整個(gè)流程總壓力為 290 Pa，循環(huán)風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓 H 為： 221 ????? ? jPH （ 22） c d a b 焓值法空調(diào)器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的研制 15 其中 221?? 為出口動(dòng)壓 ，即為 5Pa，所以 H=295Pa。 167。 風(fēng)機(jī)的選擇 空氣流量大于等于 18480 3/h，全壓大于 295Pa，并考慮到空氣再處理系統(tǒng)的表冷器要凝露、結(jié)霜，風(fēng)阻將增大，故選用上海南泰通風(fēng)機(jī)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的離心外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)，型號(hào)為 ，風(fēng)量為 10000 m3/h，全壓為 360Pa，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 657 r/min。 167。 冷凍機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì) [12][14] 由于需要保持實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)外側(cè)恒溫恒濕狀態(tài)的穩(wěn)定，為了能夠在一定的工況條件下的試驗(yàn)的進(jìn)行，我們分別在室內(nèi)外側(cè)各設(shè)置了一套制冷機(jī)組 (AHU)，來實(shí)現(xiàn)冷量調(diào)節(jié)的目的。另外，室內(nèi)外側(cè)還設(shè)置了加熱器和加濕器來進(jìn)行溫度和濕度的對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)。以上兩者結(jié)合使用，最終實(shí)現(xiàn)了恒溫恒濕的控制要求。 167。 室內(nèi)側(cè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制熱工況時(shí)室內(nèi)側(cè)為熱端，工況穩(wěn)定時(shí)有如下能量平衡式： )()( 21214321m a x qqmhhEEEEQ wwW ????????? ? （ 23） 公式 21 中： max? ：被測(cè)機(jī)的最大制熱量，最大為 16kW； E E3：分別為電加熱器和電加濕器輸入功率， 其作用是為了便于工況 的節(jié)和穩(wěn)定。 E2：循環(huán)風(fēng)機(jī)輸入功率，為 ； E4：取樣風(fēng)機(jī)輸入功率，因功率較小，可以忽略； （ hW1hW2） mw：冷凝水與加濕用水溫度差引起的熱負(fù)荷，兩者溫差不大， 可以忽略； q q2：分別為圍護(hù)、中間隔墻漏熱，其中圍護(hù)內(nèi)外溫差最大位 15℃ ，q1 為 ， q2 可以忽略。 Q=16++= kW，再考慮 E E3 及工況轉(zhuǎn)換時(shí)降溫速度，實(shí)際最第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 大負(fù)荷應(yīng)大于 kW。 根據(jù)上面的計(jì)算及分析，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，冷 負(fù)荷由三套制冷系統(tǒng)來提供，兩套選用 MT32JF4C 美優(yōu)樂全封壓縮機(jī)配 28 ㎡、 φ10 ㎜管的 凝器 和 ㎡、 φ10 ㎜管的蒸發(fā)器，另一套系統(tǒng)用 MT50HK4B 美優(yōu)樂全封壓縮機(jī)配 60 ㎡、 φ10 ㎜管的 FNH17/60 風(fēng)冷冷凝器和 ㎡、 φ10 ㎜管的蒸發(fā)器，其系統(tǒng)原理圖如圖 27， 圖 27 室內(nèi)側(cè)制冷系統(tǒng)原理圖 1 壓縮機(jī) 2 油分離器 3 冷卻系統(tǒng) 4 冷卻系統(tǒng) 5 冷凝器 6 溫度開關(guān) 7 儲(chǔ)液器 8 干燥過濾器 9 電磁閥 10 膨脹閥 11 分液器 12 蒸發(fā)器 13 吸氣壓力調(diào)節(jié)閥 14 氣液分離 器 15 低壓壓力表 16 高低壓壓力開關(guān) 17 高 壓力表 167。 室外側(cè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 最大冷負(fù)荷計(jì)算與室內(nèi)側(cè)最大冷負(fù)荷計(jì)算基本相同，這里就不在贅述，下面介紹室外側(cè)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 1. 制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 根據(jù)合作方技術(shù)要求，室外側(cè)環(huán)境溫度范圍為 20℃ ～ 55℃ 。為了滿足此工作范圍，一般采用高溫機(jī)組與低溫機(jī)組，根據(jù)實(shí)際環(huán)境室溫度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。室外側(cè)制冷系統(tǒng)原理如圖 28 所示： 241013 14焓值法空調(diào)器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的研制 17 圖 28 室外側(cè)制冷系統(tǒng)原理圖 1壓縮機(jī) 2油分離器 3冷卻系統(tǒng) 4冷卻系統(tǒng) 5冷凝器 6 溫度開關(guān) 7儲(chǔ)液器 8干燥過濾器 9電磁閥 1 10電磁閥 2 11膨脹閥 1 12膨脹閥 2 13單向閥 14分液器 15蒸發(fā)器 16吸氣壓力調(diào)節(jié)閥 17氣液分離器 18低壓壓力表 19高低壓壓力開關(guān) 20高壓壓力表 在圖 28 中，大部分部件的作用與室內(nèi)側(cè)制冷系統(tǒng)相同。另外，針對(duì)高溫工況與低溫工況，系統(tǒng)中設(shè)置了一套蒸發(fā)管路，當(dāng)工況溫度高于 35℃ 時(shí)使用膨脹閥12，此時(shí)電磁閥 10 打開，電磁閥 9 關(guān)閉，并采用單向閥 13 來減小蒸發(fā) 面積，使蒸發(fā)溫度控制在壓縮機(jī)允許的工作范圍內(nèi)；其他溫度時(shí)則使用膨脹閥 11，此時(shí)電磁閥 9 打開，電磁閥 10 關(guān)閉。由于制冷系統(tǒng)使用負(fù)荷變化較大，為防止壓縮機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，回氣管路上安裝了吸氣壓力調(diào)節(jié)閥 16。 2. 防止霜層成長(zhǎng)的措施 空氣流過蒸發(fā)器被冷卻時(shí)，如果蒸發(fā)溫度低于 0℃ ，空氣中水分就會(huì)析出并固化成霜，附在蒸發(fā)器的表面，這樣就會(huì)引起空氣流動(dòng)阻力增加，風(fēng)量減小，使得蒸發(fā)器與空氣換熱能力降低，蒸發(fā)溫度降低，更加劇霜層的成長(zhǎng)，使冷凍機(jī)出現(xiàn)排溫過高或吸氣壓力過低等故障而無法正常工作。同時(shí)，除霜又將增加額外的干擾，引 起工況的波動(dòng)，影響工況的穩(wěn)定性。于是，防止或減慢霜層的成長(zhǎng)使冷凍機(jī)組在測(cè)試周期（按國(guó)標(biāo)要求至少 6 小時(shí)）內(nèi)能正常工作對(duì)于提高工況的穩(wěn)定性非常重要。 根據(jù)結(jié)霜的機(jī)理，可以通過兩方面來加以改善，即提高蒸發(fā)溫度和減小通過蒸發(fā)器的空氣相對(duì)濕度。為此采用以下三種措施： ，改善換熱條件，提高蒸發(fā)器表面溫度