冷水盤管的性能及選型

冷水盤管的性能分析及選型摘要：本文從盤管制造的角度，分析了盤管結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)其性能的影響，并借助于國(guó)外先進(jìn)的選型程序量化分析了盤管在排數(shù)、回路、面積和長(zhǎng)寬比變化時(shí)的性能變化規(guī)律，還進(jìn)一步闡述了盤管的選型方法。關(guān)鍵詞：冷水盤管、性能分析、選型一、簡(jiǎn)介我們?cè)诳諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用各種設(shè)備對(duì)空氣進(jìn)行熱濕處理和凈化處理，以滿足空調(diào)房間的送風(fēng)要求。其中表面式換熱器（盤管）是一種被廣泛使用的空氣處理設(shè)備。根據(jù)使用工質(zhì)的不同，盤管可分為空氣加熱盤管、冷水盤管和直接蒸發(fā)式盤管。空氣加熱盤管使用熱水或蒸汽作為熱媒；冷水盤管以冷水為冷媒；直接蒸發(fā)式盤管則使用制冷劑作為工質(zhì)。由于在大中型空調(diào)系統(tǒng)中廣泛使用水作為換熱載體，所以在這里主要對(duì)冷水盤管進(jìn)行討論。冷水盤管處理空氣只能實(shí)現(xiàn)等濕冷卻或減濕冷卻過(guò)程，所以常用來(lái)對(duì)空氣進(jìn)行降溫及去濕處理。當(dāng)盤管表面溫度低于空氣干球溫度但尚高于其露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣在冷卻時(shí)不產(chǎn)生凝結(jié)水，這種過(guò)程稱為等濕冷卻或干工況；當(dāng)盤管表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣不但被冷卻，而且其中所含水蒸汽也將部分凝結(jié)出來(lái)，這種過(guò)程稱為減濕過(guò)程或濕工況。在濕工況下盤管不但發(fā)生熱交換，還發(fā)生濕交換，因此比干工況有更大的換熱能力。在空調(diào)系統(tǒng)中，作為冷卻空氣的盤管絕大多數(shù)都工作在濕工況下，此時(shí)僅由于溫差而發(fā)生的換熱量叫作顯熱，由于濕交換而發(fā)生的換熱量叫作潛熱，顯熱和潛熱之和叫做全熱即盤管的全部換熱量或冷量。二、盤管的結(jié)構(gòu)性能分析盤管的組成從冷水盤管的結(jié)構(gòu)上看，主要有以下幾部分組成：水管和翅片組成的換熱部分、支撐管子的端板、防止側(cè)向漏風(fēng)及保護(hù)翅片的側(cè)板、連接管子形成回路的彎頭以及進(jìn)水聯(lián)箱和回水聯(lián)箱。通常一個(gè)盤管由好幾排水管組成，從端板側(cè)看為交叉排列。叉排能使流經(jīng)空氣擾動(dòng)更加劇烈，換熱效率更高。為了加強(qiáng)換熱效果，通常在盤管的管子表面增加肋片以增大換熱面積。根據(jù)肋片的形式盤管可分為繞片式盤管、軋片式盤管、串片式盤管等等。由于串片式盤管使用二次翻邊翅片，有更好的換熱效果，所以被廣泛使用，特別是用于冷水盤管。冷水盤管的冷卻水通常采用下進(jìn)上出的方式，并且與空氣通過(guò)盤管相反的方向流經(jīng)盤管。這樣盤管內(nèi)外的水和空氣形成逆流換熱，溫差更大，換熱效果更佳。欺盤管的換熱計(jì)狂算胸人們通過(guò)各種陰方法以增加盤乳管的換熱效果爸，下面將通過(guò)型傳熱理論公式室來(lái)分析影響換癢熱量的主要因籠素。儲(chǔ)傳熱方程式一卸般型式為：拆妖類靜Q傳—有傳熱量扎繪全砍凝W耗伴炎票半跡K珍—壩傳熱系數(shù)理顏繭覆W草/m廚2覆℃?zhèn)麖氖殴聜}(cāng)深F仁—角傳熱面積貨獲分刃姥m歉2燥尾文憐疤衫Δ豪t拼m代—播空氣與冷媒之盒間的對(duì)數(shù)平均榮溫差糊扯℃娃當(dāng)F歪盤管空氣側(cè)換診熱面積即端板琴和側(cè)板之間盤趁管（包括翅片跪）的外表面積勝味坊對(duì)數(shù)平均溫差熟飲眾頭宣Δ炊t曠max沸—餃進(jìn)出盤管的水債溫差和流經(jīng)盤清管的空氣溫差何兩缸濫倚舉橡湊遙者中的大者灘加樸弟糕Δ血t醒min拘—舟進(jìn)出盤管的水逆溫差和流經(jīng)盤暈管的空氣溫差躬兩終訓(xùn)圈蛇啄階寨者中的小者蛾炸以外側(cè)表面積戲?yàn)榛鶞?zhǔn)的傳熱堵系數(shù)湊嫁癢麻園α屢w蛋—筑外表面換熱系岡數(shù)螺柜葛W/m呆2宗℃來(lái)元問(wèn)超析α谷n鞭—治內(nèi)表面換熱系母數(shù)近噸憲W/m災(zāi)2換℃癥祝蠅奶盒φ乎0溝—投肋表面全效率米織傲灰衡喝牽麥δ悟—鄰管壁厚度侍哄撒亦m家攔損丸鋪栽λ赴—衡管壁導(dǎo)熱系數(shù)承耍波W漆/m紹2腿℃拐扔殿婆涂倡τ闖—效肋化系數(shù)墊藝兇采張樸造盤ξ仆—瓶析濕系數(shù)特如果已知翅片從的結(jié)構(gòu)特征，滔又瘦有側(cè)α甘w漢、趟α職n何的經(jīng)驗(yàn)公式，推就可以計(jì)算傳齒熱系數(shù)。但在逼實(shí)際工作中，證常常通過(guò)測(cè)定值，將其整理成汁以下形式：弦趁借圖蹈V去y咬—昂空氣迎面風(fēng)速倚蠻綿皺m/s蹤叢殲釣累豎ω摩—錄管內(nèi)水流速返紐知常m/s奴爆淘股梢A溉、競(jìng)B略—豪由試驗(yàn)得到的舞系數(shù)渡歌鹿建雞m退、倍n勒、塔p趴—知由試驗(yàn)得到的磨指數(shù)回由以上公式分限析，一個(gè)盤管聯(lián)的換熱量與進(jìn)妹出水溫差、流菠經(jīng)空氣的溫度齡、空氣迎面風(fēng)冤速、管內(nèi)水流變速這些外部工里況有關(guān)，還與構(gòu)盤管的尺寸大線小和翅片的結(jié)潛構(gòu)特點(diǎn)等有關(guān)震，而且這些因賭素之間還相互敞牽連和影響，蓮很難單獨(dú)考慮瞧。蘆影響盤管換熱劇的結(jié)構(gòu)變化凍既然上面討論浸的因素很難單輩獨(dú)分開(kāi)分析，播下面就從制造脅盤管的結(jié)構(gòu)參辱數(shù)方面來(lái)研究駕他們對(duì)盤管換井熱的影響。清盤管迎風(fēng)面積瓦瑞指端板和側(cè)板機(jī)間空氣流通的趟橫截面積。在代制造上來(lái)表示仁盤管的大小尺咐寸，直接影響奧盤管換熱面積丑。迎風(fēng)面積越件大，換熱量越緣大。數(shù)盤管排數(shù)逃惕指順著氣流方乓向排列的管子托數(shù)，一般排與粥排之間采用叉你排形式。排數(shù)右也直接影響盤錢管換熱面積。爽排數(shù)越多，換桃熱量越大，一輸般冷水盤管排悔數(shù)在責(zé)4~8詳排之間。喚片距道紗指翅片與翅片換之間的距離，州一般用每英寸莊多少片表示。獲片數(shù)同樣也影菜響盤管換熱面診積。片數(shù)越多么，換熱量越大疏，一般冷水盤安管排數(shù)在府8~14河片之間。濱回路毛丈指水管連接的之方式或者說(shuō)水檔流經(jīng)盤管的方米式。一般冷水困盤管有半回路鏈（偏HF搜）、全回路（晚FL毯）、雙回路（鮮DB糾）三種回路?？只芈分苯佑绊懠姹P管的管內(nèi)水嘩流速。授材料嘩鹿考慮熱傳導(dǎo)率獵、材料延展性墊、可加工性和王成本一般冷水大盤管采用銅制漏水管和鋁制翅屋片。在有抗腐授蝕要求等一些吐特殊場(chǎng)合中，擺也會(huì)使用銅管去銅翅片。宅管徑和翅片結(jié)副構(gòu)艇仁對(duì)于一個(gè)盤管神制造商，考慮陰模具、生產(chǎn)管棋理、成本等因省素，很少在管惹徑和翅片形狀魚(yú)上提供多種選川擇。肢各種盤管在空難調(diào)機(jī)組中的應(yīng)席用暗冷水盤管被廣倉(cāng)泛用于制造各踏種空調(diào)機(jī)組，乒但并不是所有吵空調(diào)機(jī)組中的禁盤管都可以提種供上述結(jié)構(gòu)的鍋?zhàn)兓?。一般在李柜式、吊頂式奴或單元式空調(diào)泡機(jī)組中只提供墓一種結(jié)構(gòu)的盤喇管，即隨著機(jī)見(jiàn)組大小不同而憂選配適當(dāng)迎風(fēng)薄面積的盤管，目最多還提供兩炭種排數(shù)的選擇句。而在集中式捉空氣處理機(jī)組蛇或是組合式空遮調(diào)機(jī)組中，可愿以根據(jù)對(duì)空氣培處理的不同要標(biāo)求而改變盤管盆的結(jié)構(gòu)參數(shù)。灶通常由系統(tǒng)中邪的風(fēng)速風(fēng)量來(lái)挽決定盤管的迎桑風(fēng)面積，然后移選擇不同的排闊數(shù)、片距以及黨回路。訪三、盤管性能沾的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和娃分析搶我們可以通過(guò)傾上面介紹的理板論公式計(jì)算冷慧水盤管的換熱蹄量，也可以通矩過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的編經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)眉算。但是從以們上的分析我們旗可以發(fā)現(xiàn)，不追管是理論公式育還是經(jīng)驗(yàn)公式雨，其中的參數(shù)伐都不能直接反六映盤管結(jié)構(gòu)參湊數(shù)的變化。丑在美國(guó)等先進(jìn)睛國(guó)家，各公司猛都通過(guò)大量的靈實(shí)驗(yàn)來(lái)統(tǒng)計(jì)得何出以結(jié)構(gòu)變量刷為參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)益公式，并用計(jì)插算機(jī)進(jìn)行編程括。這樣用戶只蚊須運(yùn)行選型程詢序，改變盤管粗的結(jié)構(gòu)參數(shù)和唇工況參數(shù)，就效能馬上得到所壟需的數(shù)據(jù)。恨下面我們將用境一種逆向思維酷的方法，通過(guò)疫改變不同結(jié)構(gòu)表參數(shù)運(yùn)行選型貧程序，統(tǒng)計(jì)繪絕制出盤管冷量拔等數(shù)據(jù)隨結(jié)構(gòu)鍬參數(shù)變化而變證化的曲線。這癥樣既為選擇盤增管的結(jié)構(gòu)參數(shù)等提供了方向，廳也使我們以后密改變盤管結(jié)構(gòu)譽(yù)參數(shù)設(shè)計(jì)新的似盤管有了理論遷依據(jù)。僻為了有可比性束，以混回風(fēng)標(biāo)常準(zhǔn)工況為運(yùn)行旋工況：座里衡干球溫度：梯27昏℃造臣濕球溫度：揉19.5祥℃沾礎(chǔ)株進(jìn)水溫度：片7智℃杯悲出水溫度：描12呢℃轟由公式可知片逃距只影響換熱芒面積，而且如胡片距改變相對(duì)丑也比較容易通升過(guò)理論計(jì)算。立為了減少數(shù)據(jù)牌量，現(xiàn)暫定片訴距為每英寸士14盲片。陳由于風(fēng)速為連蘋續(xù)變量，并且蕉對(duì)盤管換熱量抬有直接影響，跟所以選擇風(fēng)速圈作為統(tǒng)計(jì)曲線激的顧X鋸坐標(biāo)。在空調(diào)蝶系統(tǒng)中，風(fēng)速溝一般在風(fēng)2~3m宴之間，因此分吼別計(jì)算居2.0房、徒2.25權(quán)、侮2.5諷、脾2.75兆、翻3.0m/s頸五種風(fēng)速。鞠對(duì)于常用的排各數(shù)和回路組合稼分別繪制曲線境，包括綱4塵排半回路、潮4獄排全回路、乖6遣排半回路、煤6嘗排全回路、載6熄排雙回路、險(xiǎn)8們排半回路、陵8肆排全回路、祥8極排雙回路。飛選擇不同大小胳迎風(fēng)面積的機(jī)定組計(jì)算單位面顯積全熱的平均耐值、顯熱比全乓熱的平均值、吐空氣阻力的平煉均值作為足Y棗坐標(biāo)分別作三同張圖。如圖：割從圖中可以看拿出，隨著風(fēng)速佳的增加，單位配面積冷量、顯波熱與全熱比、朱空氣阻力都增字加。盤管排數(shù)堆越多，單位面鐘積冷量越大；感相同排數(shù)半回洞路冷量最大，查全回路次之，煩雙回路最小。迷盤管排數(shù)越多唇，空氣阻力越感大，回路對(duì)空容氣阻力影響相程對(duì)較小。內(nèi)從理論上分析濤，單位面積全扇熱應(yīng)該與迎風(fēng)義面積和盤管的衰形狀無(wú)關(guān)，但割實(shí)際上由于盤廚管邊界的影響盈情況并不是如母此。統(tǒng)計(jì)總結(jié)瓜盤管面積與形則狀對(duì)全熱的影耐響是最重要的修，因?yàn)樵诒P管綱的結(jié)構(gòu)參數(shù)中姓變化最大的就藥是面積與形狀窄，而為空調(diào)機(jī)借組設(shè)計(jì)新盤管征變化的也主要兼是面積與形狀啄。下面以盤管正迎風(fēng)面積為置X裕坐標(biāo)，盤管長(zhǎng)朱寬比為厘Y生坐標(biāo)，單位面竭積冷量不同風(fēng)逆速的平均值為擁Z該坐標(biāo)，繪制各解種面積大小和乓形狀盤管的三轟維曲線。而針期對(duì)不同排數(shù)和乖回路組合，在熟坐標(biāo)系中分別卷繪制曲線。如圖：炮將三維曲線投云影葛到眠X-疑Z拌平面，得出單討位面積冷量隨戚盤管迎風(fēng)面積略增大的變化曲責(zé)線。招從圖中可以看粒出，冷水盤管菠的單位面積冷緣量隨盤管迎風(fēng)牽面積增大而增察大。迎風(fēng)面積獨(dú)小的盤管變化斷明顯，這是因護(hù)為盤管越小，困受邊界的影響鴿越大；當(dāng)迎風(fēng)矮面積足夠大時(shí)奇，其影響就很迎小，幾乎成了斬一條水平線。狗將三維曲線投巨影嚴(yán)到莊Y-劃Z善平面，得出單員位面積冷量隨吊盤管長(zhǎng)寬比增顛大的變化曲線約。礎(chǔ)從圖中可以看幻出，相對(duì)于迎陪風(fēng)面積大小，攪盤管的長(zhǎng)寬比奧對(duì)單位面積冷鑄量的影響要小歉得多。在長(zhǎng)寬顯比洞1~普2叛之間，盤管單析位面積冷量還獅是隨長(zhǎng)寬比的描增大而有所增寨加。卵四、盤管的選治擇霞在集中式空氣沫處理機(jī)組或組鏟合式空調(diào)機(jī)組撈中，用戶可以棕選擇各種結(jié)構(gòu)選參數(shù)的盤管，環(huán)也許同時(shí)有幾今種盤管都能滿肌足處理空氣的魚(yú)要求。因此，異在選擇盤管的煉結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)需荒要綜合考慮空鎮(zhèn)氣處理要求、吉盤管的成本、朝系統(tǒng)運(yùn)行管理墨費(fèi)用等多方面尸的因素，平衡牽利弊，才能選捎出相對(duì)最適合唯最經(jīng)濟(jì)的方案丟。兄在盤管的各結(jié)譯構(gòu)參數(shù)中對(duì)成織本影響從大到胖小依次是：迎漆風(fēng)面積、排數(shù)隆、片距、回路的。下面就從這瘦四個(gè)方面來(lái)進(jìn)出行討論。迎風(fēng)面積高一般我們通過(guò)銹空調(diào)系統(tǒng)所需孕風(fēng)量以及流經(jīng)餐盤管的迎面風(fēng)章速來(lái)決定盤管阿的迎風(fēng)面積。擾對(duì)于某個(gè)空調(diào)鳥(niǎo)系統(tǒng)，風(fēng)量已膊經(jīng)確定，我們康只需選擇合適話的風(fēng)速即可。宅從前面的統(tǒng)計(jì)懶曲線中我們已疏經(jīng)知道，隨著獻(xiàn)風(fēng)速的增加，班盤管冷量也增擺加。通常，迎逆面風(fēng)速的選擇因范圍在美2~3m/s辜之間。由以往齡的經(jīng)驗(yàn)，牧2.5m/s宴是一個(gè)各方面勒都比較適合的免迎面風(fēng)速，所井以一般以此為兵選擇標(biāo)準(zhǔn)。如付果以較高的盤疼管迎面風(fēng)速來(lái)曬確定迎風(fēng)面積企，可以得到相輸對(duì)外形更小的雪盤管和更緊湊無(wú)的機(jī)組，系統(tǒng)況成本也就更低問(wèn)。但當(dāng)風(fēng)速大欄于摟2.5m/s餓時(shí)，空調(diào)機(jī)組祖中必須加裝擋狀水器，以防止大空氣將冷水盤質(zhì)管在濕工況下盞的凝結(jié)水帶入壩系統(tǒng)及風(fēng)道中館。另外，過(guò)高盤的風(fēng)速也會(huì)增舞加整個(gè)空氣系管統(tǒng)包括盤管的要阻力，這樣就瘋需要提高風(fēng)機(jī)無(wú)的全壓，使系碑統(tǒng)的功率消耗宜和運(yùn)行費(fèi)用都悔增加。排數(shù)偶冷水盤管一般慶為襯4倚、賊6曠、罰8王排，排數(shù)越多修冷量越大，潛而熱即去濕能力個(gè)也越大。在選嫌型時(shí)，只要能迷滿足處理空氣欄的冷量要求，輛應(yīng)盡量減少盤課管排數(shù)。這樣慌不僅盤管本身禽成本下降，而裳且空氣阻力也攜下降了，同時(shí)耀也減少了風(fēng)機(jī)第的功率損耗。片距吐冷水盤管的片訪距一般為每英豬寸比8鉆、證10煉、刊12更、給14神片。片數(shù)越多第，冷量越大，洋空氣阻力也越償大。因此，與父排數(shù)一樣，只臂要能滿足處理唯空氣的冷量要酬求，應(yīng)盡量減驚少盤管的翅片描數(shù)。回路網(wǎng)冷水盤管的回塌路有半回路曬HF份、全回路埋FL鍵、雙回路需DB眉。從冷量曲線字中可以看出，壞在相同工況條打件下，半回路董冷量最大，全朵回路冷量居中公，雙回路冷量到最小。但是，介由于回路不同滔，管內(nèi)水流速攜不同，致使不肥同回路水壓降榴差別很大。和邁冷量相對(duì)應(yīng)半辰回路水壓降最也大，全回路水孫壓降次之，雙瓦回路水壓降最塊小。如果水壓愈降過(guò)大，會(huì)使都水路系統(tǒng)阻力疼大大增加，從軍而需要加大水種泵功率，增加經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用濫。嚴(yán)重的會(huì)使甚水系統(tǒng)難以達(dá)鳴到平衡來(lái)滿足稍盤管進(jìn)出水溫鍬度要求。所以繳一般