板式冷却器凝结在冷却器表面

　　10 空气冷却系统_机械/仪表_工程科技_专业资料。板式冷却器第十章 空气冷却系统 现代铁路车辆设 第十章 在客车空气调节中，空气的冷却是采用直接 蒸发式表面冷却器来完成的，即把制冷系统的蒸 发器放在空气处理室内，靠制冷剂在蒸发器内沸 腾吸热而冷却空

　　第十章 空气冷却系统 现代铁路车辆设 第十章 在客车空气调节中，空气的冷却是采用直接 蒸发式表面冷却器来完成的，即把制冷系统的蒸 发器放在空气处理室内，靠制冷剂在蒸发器内沸 腾吸热而冷却空气的。 现代铁路车辆设 第十章 对送入车内的空气不仅需要进行冷却降温处理，板式冷却器 特别是对于多定员的客车，同时还需要采用提高空气 去湿程度来实现空气环境参数的舒适性条件。 本章主要对空气冷却系统方面的参数、设计计算中的问题 进行讨论。 现代铁路车辆设 第十章 节 空气在表面式空气冷却器 的状态变化分析 现代铁路车辆设 第十章 一、参数曲线的直线规则 空气冷却器表面具有同一温度，这个温度又 低于初状态空气的露点温度，则空气中的部分水 蒸气就会从空气中析出，凝结在冷却器表面，形 成水膜；如果冷表面温度低于0℃时，凝水还会 结成霜，形成霜层。板式冷却器 现代铁路车辆设 第十章 空气通过冷却器表面时，板式冷却器是一个热质交换过 程，不仅有显热交换，还有湿交换及其伴随的潜 热交换。 现代铁路车辆设 第十章 表面式空气冷却器传热传质过程图 现代铁路车辆设 第十章 传热传质过程热湿平衡分析 显热交换方程式 ? GC dt ? ? wdF ? (t ? tb ) P 负号表示空气失去显热 湿交换方程式 ? Gdx ? ? wdF ? ( x ? xb ) 负号表示空气失去湿量 现代铁路车辆设 第十章 式中： G —空气质量流量（kg/h） CP —湿空气比热kJ/（kg k） ? w —空气侧干工况放热系数（kJ/m2 k） F —传热面积（m2） tb x ? —潮湿表面温度（k） —空气含湿量 d x? 1000 （kg/kg） —传质系数（kg/m2） xb —潮湿表面温度时饱和空气的含湿量（kg/kg） 现代铁路车辆设 第十章 对两个平衡公式进行积分，可以得到： x1 ? xb ? ? F ln ? x ? xb G t1 ? tb ? w ? F ln ? t ? tb G ? C P ?? ?w CP t1 ? tb x1 ? xb ? t ? tb x ? xb 路易斯 关系式 空气通过具有固定的而且是相同温度的冷却 器表面时，其状态变化为一条直线。 现代铁路车辆设 第十章 空气状态的变化在湿空气的H-d图上表示 H x t tb xb x1 1 t1 ? ? H1 H b d 现代铁路车辆设 第十章 二、实际的状态变化曲线 空气冷却器的表面温度不固定，有变化， 并按一定规律下降。 气流方向 1 管1 a 管2 b 管3 c 管4 d t b1 t b2 t b3 t b4 现代铁路车辆设 第十章 实际的状态变化曲线 a b c 蒸发温度 ? ? d t b2 t b1 t0 t b4 t b3 现代铁路车辆设 第十章 简化的状态变化曲线 处理前状态 tb为冷却 器平均 壁温又 称机器 露点 处理后状态 a b ? ? c d t b2 t b4 t b1 tb t b3 t0 现代铁路车辆设 第十章 三、空气冷却器的特性系数 1 H t2 tb b H2 Hb t1 2 H1 ? ? d 空气冷却器性能分析曲线 现代铁路车辆设 第十章 1、空气冷却器的冷却效率（接触系数） 冷却器实际换热量 冷却器换热量 Q ? G ? ( H1 ? H 2 ) Qmax ? G ? ( H1 ? Hb ) 冷却效率 Q ( H1 ? H 2 ) CF ? ? Qmax ( H1 ? H b ) 现代铁路车辆设 第十章 2、空气冷却器的旁通系数 Qmax ? Q ( H 2 ? H b ) BF ? ? Qmax ( H1 ? H b ) Q 冷却器实际换热量 冷却器换热量 Qmax 现代铁路车辆设 第十章 接触系数CF 与旁通系数BF 的关系 CF ? BF ? 1 接触系数越大，旁通系数就越小，说明空气冷却 器的热质交换程度越完善，冷却空气的效果就越好。 现代铁路车辆设 第十章 影响接触系数和旁通系数的主要因素 流过冷却器的空气流量G 肋片管外壁对空气的干放热系数α 冷却器总外表面积F 析湿系数ξ 现代铁路车辆设 第十章 节 完 现代铁路车辆设 第十章 第二节 空气进入车内的状态变化 现代铁路车辆设 第十章 车辆空气调节过程 为了创造车内旅客舒适的空气环境，空气在 必须通过直接蒸发式冷却器的湿冷却处理，并按 一定ε的送入客室内，在吸收了车内多余的热量 和湿量的干扰后，获得稳定的车内空气参数。 现代铁路车辆设 第十章 车辆空调过程图 空气处理室 送风状态 新风 进入 n 循环 回风 H B 吸收车内多余热 量和湿量的co2 现代铁路车辆设 第十章 一、进入客室的空气状态变化分析 为保证车内空气环境的既定参数。车内空气状态变化 过程线的 热湿比必须满足： ?? ?Q i ?1 2 i ?1 5 i ?W Q1 ? Q2 ? Q3 ? Q4 ? Q5 ? ng i Qmax ? ? Qmin ? 5372 现代铁路车辆设 第十章 车内空气状态变化过程及范围 B 车内空气状态 H tB ε=∞ ε=5372 HB ? ? 按ε的 送风状态点 n n 按小ε的 送风状态点 d 车内空气状态变化过程线一∞范围之内。 现代铁路车辆设 第十章 二、再循环空气的混合方式 为了节约能量，当外气焓值大于车内空气焓 值时，常利用车内的空气进行再循环。 再循环空气与新鲜空气的混合方式分： 在冷却前一次混合方式 冷却后一次混合的方式 采用二次再循环空气的混合方式 现代铁路车辆设 第十章 ①在冷却前一次混合方式图 空气处理室 Gn ? GH ? GB 送风状态 新风 H 进入 n GH 循环 回风 GB B 吸收车内多余热 量和湿量 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程 GH GC=GH+GB H 混合点C GB 送风状态点n Gn=GH+GB 排出车外 B 吸收车内多余 热量和湿量 循环风 空气处理 B 回风装置 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程在H-d图上的表示 C tH H φH H tB tn B φB ? ? HH HC n Hn HB d 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程中各参数的确定 ①车内外空气状态点B 、H可由已知参数确定 ②混合空气状态点C 可由B、H按混合公式得到 ③送风状态点n 由n—B按热湿平衡公式确定 现代铁路车辆设 第十章 利用热湿平衡公式确定送风状态点n方法 由全热平衡公式 (GH ? GB ) H n ? ? Qi ? (GH ? GB ) H B i ?1 5 Hn 由湿平衡公式 2 dn dB (GH ? GB ) ? ?Wi ? (GH ? GB ) 1000 i ?1 1000 dn 由显热平衡公式 (GH ? GB )CPtn ? 1, 2, 3, 5 i ?1 Qi ? (GH ? GB )CPt B ? tn 现代铁路车辆设 第十章 制冷系统制冷量、量计算图 tH H φH H tB tn B φB C ? ? HH HC n Hn HB 通过空气处理室 进行降温处理 d 现代铁路车辆设 第十章 制冷系统制冷量和量计算公式 制冷量计算公式 Q0 ? (GH ? GB )(Hc ? H n ) 量计算公式 W0 ? (GH ? GB )(dc ? dn ) 现代铁路车辆设 第十章 冷却前一次混合方式的特点 由于送风温差的限制，n点的含湿量一般比 较大，因而车内相对湿度偏高，特别当阴天且满 员时，板式冷却器车内空气状态变化过程线的倾斜度更小， 相对湿度将可能超出舒适范围。 现代铁路车辆设 第十章 ②冷却后一次混合方式图 空气处理室 GC ? GH ? GB 新风 H 进入 n GB 循环 C 混合后同时又为 送风状态 GH 回风 B 吸收车内多余热 量和湿量 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程 GH H 处理后空气 状态点 n 混合点C GB Gc=GH+GB 排出车外 B 吸收车内多余 热量和湿量 循环风 空气处理 B 回风装置 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程在H-d图上的表示 tH H φH H tB C tn B φB ? ? HH HB n Hn HC d 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程中各参数的确定 ①车内外空气状态点B 、H可由已知参数确定 ②混合空气状态（送风状态）点 C由C—B 按热湿平衡公式确定 ③处理后空气n 可由 C、B按混合公式得到 现代铁路车辆设 第十章 利用热湿平衡公式确定送风状态点C方法 由全热平衡公式 (GH ? GB ) H C ? ? Qi ? (GH ? GB ) H B i ?1 5 HC 由湿平衡公式 2 dC dB (GH ? GB ) ? ?Wi ? (GH ? GB ) 1000 i ?1 1000 dC 由显热平衡公式 (GH ? GB )CPtC ? 1, 2, 3, 5 i ?1 Qi ? (GH ? GB )CPt B ? tC 现代铁路车辆设 第十章 制冷系统制冷量、量计算图 tH H φH H tB C tn B φB ? ? HH HB 通过空气处理室 进行降温处理 n Hn HC d 现代铁路车辆设 第十章 制冷系统制冷量和量计算公式 制冷量计算公式 Q0 ? GH ( H H ? H n ) 量计算公式 W0 ? GH (d H ? dn ) 现代铁路车辆设 第十章 冷却后一次混合方式的特点 由于冷却风量仅为新风量，数量较小，要吸收车内大 量余热，送风的焓差和温差均较大，选用的蒸发温度也 就较低，空气在冷却器中的去湿量过大，以致车内相对 湿度偏低。在冷风比(冷量与风量之比)太大的情况下，采 用这种混合方式是不适宜的。如果要提高车内相对湿度 就需要提高出风参数点位，因而使风量增大，同时也要 加大冷量消耗。 现代铁路车辆设 第十章 ③二次再循环混合方式图 空气处理室 新风 H 进入 C1 GH n G B1 C2 GB 2 GC 2 混合后同时又为 送风状态 循环 回风1 循环 回风2 B 吸收车内多余热 量和湿量 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程 GH H Gc1=GH+GB1 混合点C1 处理后空气 状态点 n 混合点C2 Gc2=GH+GB1+GB2 排出车外 B 吸收车内多余 热量和湿量 GB1 GB2 B 空气处理 B 循环风 回风装置 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程在H-d图上的表示 tH H φH H tB C2 tn B φB C1 ? ? HH HB HC1 n Hn HC d 现代铁路车辆设 第十章 空气状态变化过程中各参数的确定 ①车内外空气状态点B 、H可由已知参数确定 ②一次混合空气状态点C1 可由H、B按混合公式确定 ③二次混合空气状态（送风状态）点C2 可由C2 、B 按热湿平衡公式得到 ④处理后空气状态点n 由C2—B按混合公式得到 现代铁路车辆设 第十章 利用热湿平衡公式确定送风状态点C2方法 由全热平衡公式 (GH ? GB1 ? GB 2 ) H C 2 ? ? Qi ? (GH ? GB1 ? GB 2 ) H B i ?1 5 HC2 由湿平衡公式 2 dC 2 dB (GH ? GB1 ? GB 2 ) ? ?Wi ? (GH ? GB1 ? GB 2 ) 1000 i ?1 1000 dC2 由显热平衡公式 1, 2 , 3 , 5 i ?1 Qi ? (GH ? GB1 ? GB 2 )C P t B ? (GH ? GB1 ? GB 2 )C P tC 2 ? tC2 现代铁路车辆设 第十章 制冷系统制冷量、量计算图 C1 tH H φH H tB C2 tn B φB HC1 ? ? HH n Hn HC2 HB 通过空气处理室 进行降温处理 d 现代铁路车辆设 第十章 制冷系统制冷量和量计算公式 制冷量计算公式 Q0 ? (GH ? GB1 )(HC1 ? H n ) 量计算公式 W0 ? (GH ? GB1 )(dC1 ? dn ) 现代铁路车辆设 第十章 二次再混合方式的特点 二次再循环空气的混合方式，能达到车内所 要求的空气参数——温度和相对湿度的调节，获 得良好的空气环境条件，而又没有能量的浪费， 它适合于各种类型的客车。 一般客车采用车内的散流器实现二次回风。 现代铁路车辆设 第十章 第二节 完 现代铁路车辆设 第十章 第三节 空气冷却处理设的相关参数 现代铁路车辆设 第十章 一、蒸发器的蒸发温度确定 C tH H φH H tB tn B φB ? ? HH HC 空气湿球ts 机器露点tn 蒸发温度t0 n Hn HB 通过空气处理室 进行降温处理 d 现代铁路车辆设 第十章 蒸发温度t0一定低于空气冷却器的机器露点，和冷 却效率有关，可由下列计算公式得到。板式冷却器 t 0 ? tb ? t0 tb ts ? 蒸发温度 t s ? tb ? 冷却器平均壁面温度（机器露点） 离开冷却器是空气的湿球温度 与冷却器内表面α有关的性能系数 现代铁路车辆设 第十章 二、制冷装置冷负荷计算 制冷装置的冷负荷的计算方法有两种： 根据空气通过空气冷却器状态的变化确定 根据进入车内的全部热量确定 现代铁路车辆设 第十章 1、制冷装置冷负荷计算方法一 此方法主要从制冷系统的蒸发器（即空气冷却器）对 外的制冷作用进行分析和计算。 H tB tn B φB C tH H φH ? ? HH HC n Hn HB 通过空气处理室 进行降温处理 d 现代铁路车辆设 第十章 制冷量计算公式 Q0 ? GC ( Hc ? H n ) Q0 制冷装置制冷量 流过空气冷却器空气的流量 进入空气冷却器空气的温度 离开空气冷却器空气的温度 GC HC Hn 现代铁路车辆设 第十章 2、制冷装置冷负荷计算方法二 以车内空间为研究对象，根据进入车内的全 部热量，确定制冷系统应该具有的制冷量。 两种计算结果完全相同。 现代铁路车辆设 第十章 进入车内全部热量示意图 由太阳辐射传 入室内的热量 由车内外温 度差传入室 内的热量 Q6 ? Q7 Q2 tB Q Q2 4 Q3 由旅客人体 产生的热量 Q1 tH Q5 新风带入的显 热和潜热 由室内设 产生的热量 现代铁路车辆设 第十章 车内热负荷（制冷装置制冷量）计算公式 Q0 ? ? Qi ? Q1 ? Q2 ? Q3 ? Q4 ? Q5 ? Q6 ? Q7 i ?1 7 Q1—由于室内外温差通过隔热壁传入的热量； Q2—由于太阳辐射而传入室内的热量； Q3—旅客散发的显热； Q4 —旅客散发的潜热； Q 5—车上机电设散发的热量。 Q3—新风带进车内的显热 Q4 —新风带进车内的潜热 现代铁路车辆设 第十章 本章完
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