空調測試用風洞對空調能力的影響

肖薇薇，黃釗

（廣東美的暖通設備有限公司，廣東佛山528311）

空調測試用風洞對空調能力的影響

肖薇薇，黃釗

（廣東美的暖通設備有限公司，廣東佛山528311）

針對嵌入式四面出風室內機測試用風洞結構建立了物理模型，并利用數值模擬軟件（CFD）對風洞內的流場及傳熱特性進行數值求解，同時，將求解后的結果與經驗漏熱損耗進行了對比。通過對比分析發現，現有的測試方法中存在一些問題，提出了解決方法，針對空調能力測試常用的焓差測試法提出了一些建議，比如適當減少測試用風洞保溫層的面積以及通過數值模擬結合實測數據進行分析并確定實驗修正偏差等，以便能更加準確地評估空調器的基本性能。

風洞；數值模擬；漏熱損耗；空調器

空調能力測試的方法一般有熱平衡法和焓差法。熱平衡法利用能量守恒原理，測試精度高，但效率不高；焓差法利用進出空氣焓差值來推算空調能力，測試效率高，測試精度稍低。如果測試風口為小結構尺寸，傳熱損失較小，但壓損較大，精度受到了影響。本文針對四面出風室內機采用大風口結構進行測試，有較高的穩定性，但風口與外界存在傳熱溫差[1]，因此，需要對結果進行修正，能力修正經驗為0.032（T回－T送）kW，本文對大風口進行了數值模擬，并與經驗修正方法進行了對比。

1 控制方程及邊界條件

本文討論的問題簡化為三維、不可壓縮、穩態、湍流的物理過程。模型中，流動為紊流，采用k－ε模型，空氣比重滿足BOUSSINESQ假設，考慮了重力影響。

空氣熱物性參數方面，β=0.003 K－1，λ=0.024 2 W（m·K），ρ=1.225 kg/m3，cp=1 006.43 J/（kg·K）。假設模型中室內機的4個送風面的溫度為13℃（制冷送風干球溫度），風速為3.58 m/s，保證進風量為1700 m/h。保溫層厚度為實際空調用厚度，采用30 mm，采用CFD軟件，對風口內外傳熱，流體流動進行模擬仿真，計算流體的對流換熱和固體的熱傳導模型[2-3]，室內環境溫度為27℃，內機送風口采用速度進口邊界，風洞的出口為outflow邊界，保溫材料為聚乙烯泡沫。保溫材質物性參數如表1所示。

表1 保溫材質物性參數

2 模型求解

2.1 物理模型

大風口結構圖如圖1所示。

圖1 風口模型

2.2 分析討論

2.2.1 溫度場

溫度場剖面圖如圖2所示。

圖2 溫度場剖面圖

2.2.2 速度場

速度場剖面圖如圖3所示。

實驗結果為：制冷量為11 374 W，風量為1 678 m3/h，送風溫度為12.9℃，回風溫度為27℃，根據經驗計算方法修正值為451 W。

數值模擬結果：風口的傳熱量為328.7 W。

圖3 速度場剖面圖

通過數值模擬的結果與經驗結果對比發現，修正偏差計算結果稍大于數值模擬的計算結果，主要原因是經驗計算方法中風口保溫層厚度并不到30 mm，此外，也與保溫層材質的物性參數有很大關系。同時，數值模擬結果中未考慮縫隙滲透等因素的漏熱等。

3 結論

由數值計算和經驗公式對比發現，實際空調能力值要高于焓差法測試值，這樣的偏差與保溫層材質、面積、厚度、送風溫度、環境溫度等因素有關，保溫層面積大，則實際能力值與測量值偏差越大；保溫層厚度越薄，則實際能力值與測量值偏差越大；送回風溫差越大，則實際能力值與測量值偏差越大。同時，當考慮到有風滲透或串氣時，實際值與測量值偏差將越大。本文提出以下幾點建議：①一般要盡量減少保溫層面積，以減少通過保溫層與環境間的熱交換。②可采用通過數值模擬結合實測數據分析，確定風口的最小保溫厚度，以保證誤差最小化。③對于空調行業，用焓差法測量空調能力、能效，應該在測量值進行修正得出空調實際能力值，這樣才能更準確地衡量空調的性能。

［1］楊世銘，陶文銓.傳熱學［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］江帆，黃鵬.Fluent高級應用與實例分析［M］.北京：清華大學出版社，2008.

［3］王福軍.計算流體力學分析——CFD軟原理與應用［M］.北京：清華大學出版社，2007.

〔編輯：張思楠〕

R131

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.117

2095－6835（2017）14－0117－02