送排风一体蒸发式冷气机换热装置的优化设计与实验研究

发布时间：2020-06-25 02:59

【摘要】：蒸发冷却空调作为一款可以直接利用水蒸发进行制冷的设备,体现了国家对节能、环保、低能耗的社会发展提出的要求,使环境可以得到很好的保护。但目前的直接蒸发冷却式空调送入室内的空气在吸收了室内余热后,通过建筑排风口直接排出室外,没有有效回收排风中的冷量来对新风进行预冷。同时,送风和排风独立设计,使用和安装极为不便。据此,本文设计了一款新型送排风一体式冷气机,是一种带有排风热回收装置的直接蒸发式冷气机,可以利用房间内部分含有冷量的排风对室外的新风进行热回收预冷后再进行直接蒸发冷却进一步降温后送入室内。不但可以解决蒸发冷却空调系统的排风问题,还能有效地提高能源的利用效率,是一种节能效果显著的新型蒸发式冷气机。送排风一体式冷气机的热处理过程主要在热回收段与直接蒸发冷却段进行。本文对热回收段的五种不同组合方案(换热器热回收、间接蒸发冷却热回收、直接蒸发冷却与板式换热器组合热回收、换热器与间接蒸发冷组合热回收、新风回风直接混合后再与间接蒸发冷却组合进行热回收等)的换热机理分别进行了综合分析与热力计算,分析了每种方案的适宜使用的室外气象参数条件,再结合库车市全年气象参数集得到了各方案的全年适宜运行时间与全年运行能耗,最后综合以上的几种因素对比后选定其中最为简单、高效、经济的气气换热器方案作为最终的计算、设计、制样和实验方案。为了进一步研究和说明采用了换热器进行热回收的蒸发式冷气在地区适用性方面上的改善,选取了全国不同建筑气候区域的14个典型城市作为研究对象,得到了采用换热器进行热回收的冷气机与普通直接蒸发式冷气机的室外气象参数适用范围对比。针对蒸发式冷气机的结构特点,本文对市场上常用的几种气气式换热器的换热过程以及优缺点进行对比分析,最终选定板式换热器作为本课题热回收装置。但常用的板式气气换热器一二次风通道结构尺寸相同,不适合使用在蒸发冷气机结构内。为了解决结构尺寸和阻力平衡的两个矛盾,本文设计了一款薄式不等间距板式换热器,目前尚未在市面上看到同类的产品设计。针对该换热器,进行了详细的热力计算和阻力平衡计算,确定了适宜的一次风道与二次风道的间距、换热器的具体尺寸以及理论换热效率等参数。最后按照设计方案将该板式换热器与直接蒸发冷却机组进行了组合设计,设计了一款送排风一体式冷气机。为了进一步研究所设计的薄式不等间距板式换热器的换热性能与阻力特性以及送排风一体式冷气机的整机特性,专门制作了一台整机及其换热器。分别对换热器在标准设计工况下以及变工况下进行了实验研究,实验结果显示该换热器在设计工况下与理论设计的误差在可以接受的范围内,并分析了误差产生的原因。最后针对实验样机整机进行了性能实验研究,测得了该机组在设计工况下的送风温度以及整机功率等参数,经过整理计算得到了该机组的换热效率及能效比等参数,实验结果显示该机组能够较好的满足方案设计中的预期效果。本文的最后为了能更好的优化该薄式不等间距板式换热器的设计,还借助CFD软件对该换热器在不同结构条件下的热力特性和阻力特性进行了数值模拟计算。计算首先在设计结构条件下进行,验证了计算结果与实验结果的吻合度。最后,为了提高换热器的换热能力,还通过设置凸胞扰流结构来增强换热器的换热性能,数值模拟结果显示带有凸胞扰流结构的换热器换热性能现对于平板式换热器有了12%-19%的换热性能提升,而且凸胞结构对换热器压降的影响并不明显。本文所做的研究对拓展蒸发冷却应用领域以及开发此类型的热回收性蒸发式冷气机有一定的参考意义。本开发出的空调机组将对节约空调系统新风能耗、提高室内空气品质、减少臭氧层破坏起到一定的积极作用。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB65
【图文】：

自然通风,门窗,方案,建筑物外墙

图 1-1 采用门窗自然通风方案Fig1-1.Adopting natural ventilation scheme for doors and windows有些工厂为了解决自然排风的弊端引入了在建筑围护结构上安装排风排风扇的排风方案。但对于一些特定的建筑，建筑物外墙开设排风口存在较大困难，同时考虑到建筑物外墙美观等原因，不宜在外墙人为的开设排风口，而且此类工程造价较高，给安装和使用造成巨大的困难，限制了到此类产品的应用和发展。

排风扇,排风,外置,方案

图 1-1 采用门窗自然通风方案Fig1-1.Adopting natural ventilation scheme for doors and windows了解决自然排风的弊端引入了在建筑围护结构上安装排风排于一些特定的建筑，建筑物外墙开设排风口存在较大困难，美观等原因，不宜在外墙人为的开设排风口，而且此类工程用造成巨大的困难，限制了到此类产品的应用和发展。

【参考文献】