我们在设计空调产品时,往往都是设定一个制冷工况,制热工况你是如何确定的呢?你是根据经验,还是领导或老工程师传教所得。那你有没有想过这些所谓的经验又是如何得出,而且具有通用性吗?当然,我这里所说的工况指的是氟路系统的,水路系统的工况,标准里都有说明。
下面我们就利用Excel软件进行简单的计算,得出合理的制热工况,以便在设计阶段合理设计选择换热器。以下的计算均以水水热泵机组为基准。水路系统的工况依据《GB/T 18430.1-2007 蒸气压缩循环冷水(热泵)机组第1部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组》和《GB/T 19409-2013 水(地)源热泵机组》设计,具体见标准截图。
首先我们来理解标准18430和19409中的流量说明,这个也是以下计算里特别注意的地方。
如果单独的看标准18430,很难理解0.172/0.215/0.134的含义,如果结合标准19409中“a采用名义制冷工况确定的单位制冷(热)量水流量”就可以很好理解了。为方便说明流量确定问题,我举个例子,大家就非常明白了
假设一个系统的名义制冷量为10kW,那么名义制冷时使用侧(蒸发器)的水流量就为
10kW*0.172m3/(h·kW)=1.72 m3/h,
热源侧(冷凝器)的水流量就为
10kW*0.215m3/(h·kW)=2.15 m3/h。
还是这个系统,名义制热量为12.8 kW,那么名义制热时使用侧(冷凝器)的水流量就为
12.8kW*0.172m3/(h·kW)=2.202 m3/h,
热源侧(蒸发器)的水流量就为
12.8kW*0.134m3/(h·kW)=1.715 m3/h。
这个例子是说明标准18430里流量的确定。接下来我们再说说标准19409里流量的确定。从两个标准上可以发现19409里水环式名义制冷工况与18430的名义制冷工况一致。那我们就用刚才的例子往下说。还是看标准19409中“a采用名义制冷工况确定的单位制冷(热)量水流量”这句话,还是这个系统,水环式名义制热量为15.6 kW,那么名义制热时使用侧(冷凝器)的水流量就为
15.6kW*0.172m3/(h·kW)=2.6832 m3/h,
热源侧(蒸发器)的水流量就为
15.6kW*0.215m3/(h·kW)=3.354 m3/h。
其中0.172和0.215就是水环式名义制冷工况确定的单位制冷(热)量水流量。
流量问题已经确定,下面我们就来说说如何来确定设计工况。
一开始我们说了制冷工况都是设计者设定的,我们就拿最常见的蒸发器出水7℃,假定传热温差5℃,则蒸发温度2℃,假定冷凝器传热温差也为5℃,那么冷凝温度就是冷凝出水温度+5℃。一般水路换热器传热温差相对恒定,在以下的计算里,均以5℃恒定传热温差为基准。如果你设计的是高能效机组,你可以将传热温差减小。
我用大家都熟知的能量守恒来计算,简单直观。就是说空调系统水侧热量的得失和氟侧热量的得失相等。
Q=cmΔt=f(te,tc),水侧的换热量为水的比热*水的质量流量*水侧进出水的温差确定的,而氟侧的换热量是由蒸发温度及冷凝温度一个变量的函数关系确定的。一提到双变量函数,大家第一时间就觉得有点复杂,其实这个函数(AHRI10系数模型)每个压缩机厂家都可以提供。这个函数足够我们设计之初确定设计工况的计算精度,而且可以简单的应用于Excel中,非常方便实用。
下面我就以Copeland压缩机ZR61KCE-TFD(R22)为例来说明工况确定的过程。
1、 根据Copeland压缩机选型软件,得到ZR61KCE-TFD的制冷量及输入功率关于蒸发温度和冷凝温度的函数,即软件内提供的AHRI多项式拟合。我使用的是Select 7.12版本,导出的文件是Excel格式,见截图。(你可以去官网下载http://www.emersonclimate.com/EUROPE/en-eu/RESOURCES/SOFTWARE_TOOLS/Pages/Product_Selection_Software.aspx)
X = C0 + C1*S + C2*D + C3*S^2 + C4*S*D +C5*D^2 + C6*S^3 + C7*D*S^2 +C8*S*D^2 + C9*D^3
X = 制冷量 kW; 输入功率 kW
S = 蒸发温度, ℃
D = 冷凝温度, ℃
注:由于厂家给出的多项式模拟是基于AHRI标准的,其中过热度11.1℃,过冷度8.3℃,以下计算和模拟过程中忽略过热度和过冷度的影响。
2、 将以上的制冷量、输入功率的函数编进一个Excel中编写设定。我编的表头见截图。个人喜好不同,你可以根据自己的习惯排序。
其中各个参数单元格之间的函数关系如下
3、 根据标准和函数关系输入相关数值,得到以下参数见截图
我们发现现在的新标准都是按照冷热变流量设计,实际在工程应用中并不一定可取,你也可以按照定流量编入,一定要注意是氟路还是水路切换。工况定下来了,两器设计选型时也要考虑是氟路切换还是水路切换,取不同工况时所需面积大的作为设计选型的依据。当然按大的设计时,实际运行时理论上工况要好于表中的数据,因为换热器面积大了,换热更充分,传热温差会有所减小。你也可以按照此种方法做变工况的图表.
我们在设计空调产品时,往往都是设定一个制冷工况,制热工况你是如何确定的呢?你是根据经验,还是领导或老工程师传教所得。那你有没有想过这些所谓的经验又是如何得出,而且具有通用性吗?当然,我这里所说的工况指的是氟路系统的,水路系统的工况,标准里都有说明。
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