空调箱表冷器性能仿真与结构优化

　　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。

参考文献：
　　[1]Chua K J,Chou S K,Ho J C.A model to study theeffects of different control strategies on space humidityduring part-load conditions[J].Building and Envi-ronment,2008,42(12):2074-2089.
　　[2]Wang Chi-Chuan,Chi Kuan-Yu,Chang Chun-Jing.Heat transfer and friction characteristics of plain fin-and-tube heat exchangers,partⅡ:Correlation[J].Int J Heat Mass Transfer,2000,43(15):2693-2700.
　　[3]Cuevas C,Winandy E L.New approach for perform-ance testing of air-cooled condensing units[J].Ex-periment Thermal and Fluid Science,2003,27(7):781-787.
　　[4]王婷,谷波,韩华.风机盘管设计模型中的若干算法问题研究[J].机械工程学报,2010(6):135-140.
　　[5]杨世铭,陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社,1998.
　　[6]何明勋,陶正良,王冬梅.水-空气翅片管换热器实验研究与数值模拟[J].制冷学报,2006,27(5):58-62.
　　[7]邱峰,王婷,谷波,等.风机盘管设计与仿真软件开发及实验验证[J].低温与超导,2009,37(5):24-33.
　　[8]赵荣义,范存养,薛殿华.空气调节(第3版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.