空调箱表冷器性能仿真与结构优化

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海交通大学 作者:李闯

  在空调箱中表冷器的性能不仅受到工况参数的影响,而且也随结构参数的改变而变化。本文建立了表冷器仿真的集中参数模型,并分别对相同工况下,不同结构的表冷器的性能进行了仿真分析,通过全冷量和水侧阻力的对比,引入收益系数的概念。收益系数综合考虑了全冷量和水侧阻力,为表冷器的结构优化提供了依据。

  关键词:空调箱;表冷器;性能仿真;结构优化

  Abstract: The performance of fin-tube heat exchanger used by air handle unit is variable with not only condition parameters,but also structure parameters.Lumped parameter model is designed,and a performance analysis of fin-tube heat exchanger is carried on under the same condition and different structure parameters.By the comparison of the total cooling capacity as well as waterside resistance pressure,we put forward a conception,beneficial coefficient.Taking total cooling capacity and waterside resistance pressure together into consideration,beneficial coefficient provide the basis for the structure optimization for fin-tube heat exchanger.

  Keywords: air handle unit;fin-tube heat exchanger;performance simulation;structure optimization

  空调箱具有送风、冷却、加热、加湿、空气净化、消音等多种空气处理功能,风量范围2000~200000 m3 /h,并能满足不同使用条件及各种安装方式要求。设计一个复杂的组合式系统,如果仅仅凭借起初的手动设计,不仅设计时间长、精度低,更难形成设备选择优化等过程。所以,开发数字化平台,完成空调箱各功能模块的模型设计与仿真过程,将大大提高设计效率。表冷器作为空调箱中最核心的处理设备,其设计是否合理,直接关系到空气处理过程能否达到要求。

  传统的表冷器设计即是在标准工况和额定负荷下,进行翅片管的结构设计,随着节能环保的要求越来越高,这种传统设计法的缺点和局限性日益显著。本文根据空调箱大风量、多排数的特点,建立基于集中参数法的表冷器仿真模型。该模型可以模拟预测表冷器在变结构的性能变化,评估变负荷时表冷器在不同调节方式下的运行状态;该模型的基础上,对表冷器在不同结构时的收益系数进行对比与分析,从而为表冷器的结构优化提供依据。其中引入收益系数法作为表冷器结优化的依据,其优点在于运用热力学第二定律分析法,综合考虑表冷器的全冷量和阻力损失。

  (1) 出于组合式空调机组数字化设计和仿真平台的需要,建立了稳定的表冷器集中参数模型,能够快速、正确地模拟性能参数随结构变化的趋势;

  (2) 基于热力学第二定律,引入了表冷器的收益系数; 调用表冷器的性能仿真模型,运行一个实例,计算出不同结构参数下的全冷量和阻力值;选出满足额定冷量的几个结构参数组合,分别计算并比较其收益系数;

  (3) 分析了表冷器在采用不同结构参数时,其性能表现出较大差别的原因; 从表冷器经济性的角度出发,将收益系数作为表冷器结构优化的准则,为表冷器运行调节的优化提供了选择依据。

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