【壓縮機網(wǎng)】今天要分享給大家的是思科普做冷柜測試時引入的模擬計算方法,是在傳統(tǒng)測試的基礎(chǔ)上融合進模擬計算,從而達到快速而有效地優(yōu)化實驗范圍的目的。
提問:什么是 換熱器模擬計算模型?
解答:本文中涉及的換熱器特指輕型商用領(lǐng)域制冷系統(tǒng)中的銅管翅片式冷凝器和蒸發(fā)器。它們是制冷系統(tǒng)必不可少的元器件,冷媒在冷凝器中完成由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的相變過程,向外界環(huán)境放出熱量;在蒸發(fā)器中完成從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過程,吸收用冷環(huán)境的熱量達到制冷的目的。
冷凝器和蒸發(fā)器的選型包括銅管內(nèi)外徑的尺寸、管路數(shù)量、管路布置形式、翅片間隙以及換熱風扇的風量等。選型的結(jié)果對應(yīng)換熱面積和空氣流速的大小,他們對壓縮機輸出的制冷量和換熱效率有著至關(guān)重要的影響。
此模擬計算模型在已知系統(tǒng)運行工況(如蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過冷溫度、吸氣溫度)和壓縮機制冷量的的條件下,通過制冷系統(tǒng)熱力計算得到冷媒在各狀態(tài)點的參數(shù),再結(jié)合冷凝器和蒸發(fā)器的尺寸計算出需求的管路數(shù)。此結(jié)果可用于評估現(xiàn)使用的翅片換熱器的面積是否合理或作為初步換熱器選型的依據(jù)。具體描述如圖1。
1、計算過程及原理
模型計算模型根據(jù)空氣型干式換熱器的傳熱原理,即換熱量等于換熱系數(shù)*換熱面積*換熱溫差(Q=K×F×△t)。其中換熱溫差為管內(nèi)側(cè)冷媒溫度和管外側(cè)空氣溫度的對數(shù)平均溫差,換熱面積以翅片測總表面積為基準。模型計算過程如圖2所示。
圖2.換熱器模型計算過程
2、工具運行界面介紹
2.1總述
模型計算工具使用Excel進行數(shù)據(jù)輸入和計算,主要分為三個模塊:熱力計算,蒸發(fā)器面積計算和冷凝器面積計算,如圖3所示。Excel必須內(nèi)嵌Refilb軟件,否則無法完成計算。具體安裝方法請咨詢SECOP應(yīng)用技術(shù)團隊。
2.2參數(shù)分類
在整個計算模型中的參數(shù)可分為4類,如圖4所示:
2.3熱力計算
將制冷系統(tǒng)運行工況輸入到對應(yīng)的界面中,根據(jù)熱力計算得出在冷媒各運行點的參數(shù),計算結(jié)果將用于后面蒸發(fā)器和冷凝器界面管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)的計算。在計算模型中假設(shè)毛細管和回氣管固定在一起用于內(nèi)部熱交換。
計算得出的主要參數(shù)有:溫度、焓值、密度、熵值。制冷系統(tǒng)中主要運行點如表1所示。制冷系統(tǒng)運行原理圖如圖5所示。
圖5. 制冷系統(tǒng)原理圖
如圖6所示,首先輸入使用的制冷劑,然后在熱力計算界面運行工況部分輸入系統(tǒng)運行的吸氣壓力、吸氣溫度、排氣壓力和過冷溫度。有實驗數(shù)據(jù)則按照測試結(jié)果輸入。如果無測試結(jié)果,可按照經(jīng)驗值輸入,如表2所示。
圖6. 熱力計算界面參數(shù)輸入
表2. 制冷系統(tǒng)原理圖
圖7為內(nèi)部熱交換計算模塊,在模塊中填充紅色部分需要填入熱交換效率,換熱效率與毛細管和回氣管的接觸程度密切相關(guān),輸入?yún)?shù)推薦如表3所示。
圖7. 內(nèi)部熱交換界面
表3. 內(nèi)部熱交換效率推薦值
當所有特征點的參數(shù)計算完成后,結(jié)果將繪制在壓焓圖上,如圖8所示。
圖8. 運行工況點計算結(jié)果
2.4蒸發(fā)器計算
蒸發(fā)器尺寸計算界面分為5個模塊:
◆管內(nèi)側(cè)制冷劑的換熱系數(shù)
◆管外側(cè)空氣換熱系數(shù)
◆蒸發(fā)器設(shè)計尺寸
◆總換熱系數(shù)
◆需求管路數(shù)
圖9為管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)計算界面,填充灰色部分需要手動輸入。計算得出的管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)將用于總換熱系數(shù)的計算。
圖10為管外側(cè)空氣換熱系數(shù)計算界面,填充灰色部分需要手動輸入。計算得出的管外側(cè)換熱系數(shù)將用于總換熱系數(shù)的計算。
圖12為蒸發(fā)器設(shè)計尺寸計算界面,填充灰色部分需要手動輸入。主要目的為計算出的管內(nèi)外側(cè)的表面積比,將用于最終需求管路數(shù)的計算。
在計算界面中需要輸入翅片蒸發(fā)器的特征尺寸,包括:
◆換熱管間水平距離:H1
◆換熱管間垂直距離:H2
◆管外徑:do
◆管內(nèi)徑:di
◆翅片厚度:δ
◆翅片間距:df
◆單根管長:L
◆管路數(shù):N
具體描述請見圖13。
圖13. 翅片蒸發(fā)器特征尺寸
圖14為總換熱系數(shù)計算界面。選擇管路材質(zhì)后會自動對應(yīng)管路的導熱系數(shù),再結(jié)合之前計算得出的管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)、管外側(cè)換熱系數(shù)和翅片效率計算出總換熱系數(shù)。
圖14. 總換熱系數(shù)計算界面
最終經(jīng)過圖15所示的理論需求管路數(shù)計算界面得出蒸發(fā)器內(nèi)表面積和管路數(shù)推薦值。在計算時需要輸入蒸發(fā)器出風溫度和回風溫度,可輸入根據(jù)實際布點后測試的溫度。如果沒有測試數(shù)據(jù)一般情況下蒸發(fā)器回風溫度等于柜內(nèi)設(shè)計溫度或溫控器設(shè)定溫度,蒸發(fā)出風溫度取大于蒸發(fā)溫度5-8℃(取大值時得出內(nèi)表面積也會相應(yīng)大些)。
計算得出的理論管路數(shù)可與圖12中的實際管路數(shù)進行對比用以調(diào)整蒸發(fā)器的設(shè)計。若計算前沒有選好蒸發(fā)器該參數(shù)可作為蒸發(fā)器設(shè)計的初步選型結(jié)果。
圖15. 理論需求管路數(shù)計算界面
2.5冷凝器器計算
冷凝器尺寸計算與蒸發(fā)器尺寸計算的原理相同,所以計算界面也基本相同,分為5個模塊:
◆管內(nèi)側(cè)制冷劑的換熱系數(shù)
◆管外側(cè)空氣換熱系數(shù)
◆蒸發(fā)器設(shè)計尺寸
◆總換熱系數(shù)
◆需求管路數(shù)
具體使用方法同蒸發(fā)器部分。這里指介紹差異的部分。
在進行管外側(cè)空氣換熱系數(shù)計算時,對于冷凝器由于風扇規(guī)格大于蒸發(fā)器風扇,翅片最窄處的空氣流速會較蒸發(fā)器大些,推薦值為4-6m/s。計算界面如圖16所示。
圖16. 冷凝器管外側(cè)換熱系數(shù)計算界面
在理論需求管路數(shù)計算界面,出風溫度和回風溫度的輸入推薦值,對于冷凝器回風溫度取室外環(huán)境溫度;出風溫度取小于冷凝溫度6-8℃(取值越大得出的內(nèi)表面積值越大),如圖17所示.
來源:思科普
【壓縮機網(wǎng)】今天要分享給大家的是思科普做冷柜測試時引入的模擬計算方法,是在傳統(tǒng)測試的基礎(chǔ)上融合進模擬計算,從而達到快速而有效地優(yōu)化實驗范圍的目的。
提問:什么是 換熱器模擬計算模型?
解答:本文中涉及的換熱器特指輕型商用領(lǐng)域制冷系統(tǒng)中的銅管翅片式冷凝器和蒸發(fā)器。它們是制冷系統(tǒng)必不可少的元器件,冷媒在冷凝器中完成由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的相變過程,向外界環(huán)境放出熱量;在蒸發(fā)器中完成從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過程,吸收用冷環(huán)境的熱量達到制冷的目的。
冷凝器和蒸發(fā)器的選型包括銅管內(nèi)外徑的尺寸、管路數(shù)量、管路布置形式、翅片間隙以及換熱風扇的風量等。選型的結(jié)果對應(yīng)換熱面積和空氣流速的大小,他們對壓縮機輸出的制冷量和換熱效率有著至關(guān)重要的影響。
此模擬計算模型在已知系統(tǒng)運行工況(如蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過冷溫度、吸氣溫度)和壓縮機制冷量的的條件下,通過制冷系統(tǒng)熱力計算得到冷媒在各狀態(tài)點的參數(shù),再結(jié)合冷凝器和蒸發(fā)器的尺寸計算出需求的管路數(shù)。此結(jié)果可用于評估現(xiàn)使用的翅片換熱器的面積是否合理或作為初步換熱器選型的依據(jù)。具體描述如圖1。
1、計算過程及原理
模型計算模型根據(jù)空氣型干式換熱器的傳熱原理,即換熱量等于換熱系數(shù)*換熱面積*換熱溫差(Q=K×F×△t)。其中換熱溫差為管內(nèi)側(cè)冷媒溫度和管外側(cè)空氣溫度的對數(shù)平均溫差,換熱面積以翅片測總表面積為基準。模型計算過程如圖2所示。
圖2.換熱器模型計算過程
2、工具運行界面介紹
2.1總述
模型計算工具使用Excel進行數(shù)據(jù)輸入和計算,主要分為三個模塊:熱力計算,蒸發(fā)器面積計算和冷凝器面積計算,如圖3所示。Excel必須內(nèi)嵌Refilb軟件,否則無法完成計算。具體安裝方法請咨詢SECOP應(yīng)用技術(shù)團隊。
2.2參數(shù)分類
在整個計算模型中的參數(shù)可分為4類,如圖4所示:
2.3熱力計算
將制冷系統(tǒng)運行工況輸入到對應(yīng)的界面中,根據(jù)熱力計算得出在冷媒各運行點的參數(shù),計算結(jié)果將用于后面蒸發(fā)器和冷凝器界面管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)的計算。在計算模型中假設(shè)毛細管和回氣管固定在一起用于內(nèi)部熱交換。
計算得出的主要參數(shù)有:溫度、焓值、密度、熵值。制冷系統(tǒng)中主要運行點如表1所示。制冷系統(tǒng)運行原理圖如圖5所示。
圖5. 制冷系統(tǒng)原理圖
如圖6所示,首先輸入使用的制冷劑,然后在熱力計算界面運行工況部分輸入系統(tǒng)運行的吸氣壓力、吸氣溫度、排氣壓力和過冷溫度。有實驗數(shù)據(jù)則按照測試結(jié)果輸入。如果無測試結(jié)果,可按照經(jīng)驗值輸入,如表2所示。
圖6. 熱力計算界面參數(shù)輸入
表2. 制冷系統(tǒng)原理圖
圖7為內(nèi)部熱交換計算模塊,在模塊中填充紅色部分需要填入熱交換效率,換熱效率與毛細管和回氣管的接觸程度密切相關(guān),輸入?yún)?shù)推薦如表3所示。
圖7. 內(nèi)部熱交換界面
表3. 內(nèi)部熱交換效率推薦值
當所有特征點的參數(shù)計算完成后,結(jié)果將繪制在壓焓圖上,如圖8所示。
圖8. 運行工況點計算結(jié)果
2.4蒸發(fā)器計算
蒸發(fā)器尺寸計算界面分為5個模塊:
◆管內(nèi)側(cè)制冷劑的換熱系數(shù)
◆管外側(cè)空氣換熱系數(shù)
◆蒸發(fā)器設(shè)計尺寸
◆總換熱系數(shù)
◆需求管路數(shù)
圖9為管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)計算界面,填充灰色部分需要手動輸入。計算得出的管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)將用于總換熱系數(shù)的計算。
圖10為管外側(cè)空氣換熱系數(shù)計算界面,填充灰色部分需要手動輸入。計算得出的管外側(cè)換熱系數(shù)將用于總換熱系數(shù)的計算。
圖12為蒸發(fā)器設(shè)計尺寸計算界面,填充灰色部分需要手動輸入。主要目的為計算出的管內(nèi)外側(cè)的表面積比,將用于最終需求管路數(shù)的計算。
在計算界面中需要輸入翅片蒸發(fā)器的特征尺寸,包括:
◆換熱管間水平距離:H1
◆換熱管間垂直距離:H2
◆管外徑:do
◆管內(nèi)徑:di
◆翅片厚度:δ
◆翅片間距:df
◆單根管長:L
◆管路數(shù):N
具體描述請見圖13。
圖13. 翅片蒸發(fā)器特征尺寸
圖14為總換熱系數(shù)計算界面。選擇管路材質(zhì)后會自動對應(yīng)管路的導熱系數(shù),再結(jié)合之前計算得出的管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)、管外側(cè)換熱系數(shù)和翅片效率計算出總換熱系數(shù)。
圖14. 總換熱系數(shù)計算界面
最終經(jīng)過圖15所示的理論需求管路數(shù)計算界面得出蒸發(fā)器內(nèi)表面積和管路數(shù)推薦值。在計算時需要輸入蒸發(fā)器出風溫度和回風溫度,可輸入根據(jù)實際布點后測試的溫度。如果沒有測試數(shù)據(jù)一般情況下蒸發(fā)器回風溫度等于柜內(nèi)設(shè)計溫度或溫控器設(shè)定溫度,蒸發(fā)出風溫度取大于蒸發(fā)溫度5-8℃(取大值時得出內(nèi)表面積也會相應(yīng)大些)。
計算得出的理論管路數(shù)可與圖12中的實際管路數(shù)進行對比用以調(diào)整蒸發(fā)器的設(shè)計。若計算前沒有選好蒸發(fā)器該參數(shù)可作為蒸發(fā)器設(shè)計的初步選型結(jié)果。
圖15. 理論需求管路數(shù)計算界面
2.5冷凝器器計算
冷凝器尺寸計算與蒸發(fā)器尺寸計算的原理相同,所以計算界面也基本相同,分為5個模塊:
◆管內(nèi)側(cè)制冷劑的換熱系數(shù)
◆管外側(cè)空氣換熱系數(shù)
◆蒸發(fā)器設(shè)計尺寸
◆總換熱系數(shù)
◆需求管路數(shù)
具體使用方法同蒸發(fā)器部分。這里指介紹差異的部分。
在進行管外側(cè)空氣換熱系數(shù)計算時,對于冷凝器由于風扇規(guī)格大于蒸發(fā)器風扇,翅片最窄處的空氣流速會較蒸發(fā)器大些,推薦值為4-6m/s。計算界面如圖16所示。
圖16. 冷凝器管外側(cè)換熱系數(shù)計算界面
在理論需求管路數(shù)計算界面,出風溫度和回風溫度的輸入推薦值,對于冷凝器回風溫度取室外環(huán)境溫度;出風溫度取小于冷凝溫度6-8℃(取值越大得出的內(nèi)表面積值越大),如圖17所示.
來源:思科普
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