一种新型双温空调器的开发及设计研究

摘要

随着经济发展，人们对室内环境热舒适和系统运行节能的需求越来越高，出现温湿度独立控制空调系统。而通常的温湿度独立控制空调系统存在制冷剂与水换热、水与空气换热的二次换热能量损失，系统的节能性较差。因此本文提出了双温空调器，设备对室内进行辐射供冷，兼备新风处理功能，克服传统温湿度独立控制空调系统二次换热损失的缺点，采用制冷剂直接膨胀式。
　　选取西安地区某一4人合用的办公室为服务对象，论述了该双温空调器的制冷循环工作原理，进行了设计运行工况及性能计算，与常规带新风的空调器的理论制冷循环性能进行了对比，表明其理论制冷循环的能效系数可提高13.73％而达到7.43。当室内人员数量由4人增加到8人时，双温空调的制冷性能系数有所降低，但仍比常规空调器的性能高5.21%。另一方面，也从(火用)角度分析了双温空调器比常规空调器节能的潜在原因。
　　并对承担房间显热负荷的主要部件金属辐射板进行了设计计算。推荐选用铝板作为辐射板材，紫铜管为金属管；筛选了管内制冷剂与管壁的沸腾换热关联式和管内压降的关联式，建立从管内到室内环境的传热数学模型；通过模型求解辐射板表面平均温度、压降、换热系数等传热和流动参数，确定辐射板管间距、辐射板厚度、蒸发温度和管程数的影响规律。建议在保证辐射板不结露，外径为5mm的金属铜管，铜管壁厚为0.2mm，制冷剂的流量为18.200g/s工况下，制冷剂蒸发温度的取值尽量偏低，辐射板的板厚推荐值为3mm-5mm，管间距推荐值为200mm左右，管程数推荐为10。
　　喷射器是双温空调器的另一个重要的部件。叙述喷射器的工作原理后，对喷射器作出适当的理论假设，使用经典热力学法和经验系数方程共同确定本工况下喷射器的喷嘴、喷嘴出口与混合室入口段、混合室和扩压管尺寸。
　　研究双温空调器在设计工况下室内环境的效果，使用CFD软件模拟室内的温度场的分布情况。模拟结果表明：下送上回的送风方式和辐射板联合使用可较好的控制室内温度。

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主要符号表

1绪论

1.1课题背景

1.2 温湿度独立控制空调系统简介

1.3 国内外研究现状及水平

1.4研究内容及研究目标

2新型双温空调器的工作原理及能效分析

2.1直接膨胀式辐射板

2.2 新型双温空调器制冷系统

2.3 双温空调器的理论混合制冷循环分析

2.4 常规空调器的制冷运行状态和性能分析

2.5 两种空调器性能的对比和影响因素分析

2.6 双温空调器的?分析

2.7本章小结

3 双温空调器的末端设备选型及尺寸设计

3.1温度控制末端类型的确定

3.2湿度控制末端类型的确定

3.3金属辐射板的设计

3.4 本章小结

4 喷射器尺寸设计

4.1喷射器工作原理

4.2喷射器计算参数简介

4.3喷射器尺寸设计

4.4 本章小结

5 双温空调室内热环境的数值模拟

5.1 CFD仿真基础简介

5.2房间几何模型及边界条件

5.3 模拟结果分析

5.4 本章小结

6结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间已获成果