空調(diào)測(cè)試用風(fēng)洞對(duì)空調(diào)能力的影響

肖薇薇，黃釗

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山528311）

空調(diào)測(cè)試用風(fēng)洞對(duì)空調(diào)能力的影響

肖薇薇，黃釗

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山528311）

針對(duì)嵌入式四面出風(fēng)室內(nèi)機(jī)測(cè)試用風(fēng)洞結(jié)構(gòu)建立了物理模型，并利用數(shù)值模擬軟件（CFD）對(duì)風(fēng)洞內(nèi)的流場(chǎng)及傳熱特性進(jìn)行數(shù)值求解，同時(shí)，將求解后的結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)漏熱損耗進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的測(cè)試方法中存在一些問題，提出了解決方法，針對(duì)空調(diào)能力測(cè)試常用的焓差測(cè)試法提出了一些建議，比如適當(dāng)減少測(cè)試用風(fēng)洞保溫層的面積以及通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并確定實(shí)驗(yàn)修正偏差等，以便能更加準(zhǔn)確地評(píng)估空調(diào)器的基本性能。

風(fēng)洞；數(shù)值模擬；漏熱損耗；空調(diào)器

空調(diào)能力測(cè)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(cè)試精度高，但效率不高；焓差法利用進(jìn)出空氣焓差值來(lái)推算空調(diào)能力，測(cè)試效率高，測(cè)試精度稍低。如果測(cè)試風(fēng)口為小結(jié)構(gòu)尺寸，傳熱損失較小，但壓損較大，精度受到了影響。本文針對(duì)四面出風(fēng)室內(nèi)機(jī)采用大風(fēng)口結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，有較高的穩(wěn)定性，但風(fēng)口與外界存在傳熱溫差[1]，因此，需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，能力修正經(jīng)驗(yàn)為0.032（T回－T送）kW，本文對(duì)大風(fēng)口進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與經(jīng)驗(yàn)修正方法進(jìn)行了對(duì)比。

1 控制方程及邊界條件

本文討論的問題簡(jiǎn)化為三維、不可壓縮、穩(wěn)態(tài)、湍流的物理過(guò)程。模型中，流動(dòng)為紊流，采用k－ε模型，空氣比重滿足BOUSSINESQ假設(shè)，考慮了重力影響。

空氣熱物性參數(shù)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(shè)模型中室內(nèi)機(jī)的4個(gè)送風(fēng)面的溫度為13℃（制冷送風(fēng)干球溫度），風(fēng)速為3.58 m/s，保證進(jìn)風(fēng)量為1700 m/h。保溫層厚度為實(shí)際空調(diào)用厚度，采用30 mm，采用CFD軟件，對(duì)風(fēng)口內(nèi)外傳熱，流體流動(dòng)進(jìn)行模擬仿真，計(jì)算流體的對(duì)流換熱和固體的熱傳導(dǎo)模型[2-3]，室內(nèi)環(huán)境溫度為27℃，內(nèi)機(jī)送風(fēng)口采用速度進(jìn)口邊界，風(fēng)洞的出口為outflow邊界，保溫材料為聚乙烯泡沫。保溫材質(zhì)物性參數(shù)如表1所示。

表1 保溫材質(zhì)物性參數(shù)

2 模型求解

2.1 物理模型

大風(fēng)口結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 風(fēng)口模型

2.2 分析討論

2.2.1 溫度場(chǎng)

溫度場(chǎng)剖面圖如圖2所示。

圖2 溫度場(chǎng)剖面圖

2.2.2 速度場(chǎng)

速度場(chǎng)剖面圖如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：制冷量為11 374 W，風(fēng)量為1 678 m3/h，送風(fēng)溫度為12.9℃，回風(fēng)溫度為27℃，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法修正值為451 W。

數(shù)值模擬結(jié)果：風(fēng)口的傳熱量為328.7 W。

圖3 速度場(chǎng)剖面圖

通過(guò)數(shù)值模擬的結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，修正偏差計(jì)算結(jié)果稍大于數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果，主要原因是經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法中風(fēng)口保溫層厚度并不到30 mm，此外，也與保溫層材質(zhì)的物性參數(shù)有很大關(guān)系。同時(shí)，數(shù)值模擬結(jié)果中未考慮縫隙滲透等因素的漏熱等。

3 結(jié)論

由數(shù)值計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)際空調(diào)能力值要高于焓差法測(cè)試值，這樣的偏差與保溫層材質(zhì)、面積、厚度、送風(fēng)溫度、環(huán)境溫度等因素有關(guān)，保溫層面積大，則實(shí)際能力值與測(cè)量值偏差越大；保溫層厚度越薄，則實(shí)際能力值與測(cè)量值偏差越大；送回風(fēng)溫差越大，則實(shí)際能力值與測(cè)量值偏差越大。同時(shí)，當(dāng)考慮到有風(fēng)滲透或串氣時(shí)，實(shí)際值與測(cè)量值偏差將越大。本文提出以下幾點(diǎn)建議：①一般要盡量減少保溫層面積，以減少通過(guò)保溫層與環(huán)境間的熱交換。②可采用通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，確定風(fēng)口的最小保溫厚度，以保證誤差最小化。③對(duì)于空調(diào)行業(yè)，用焓差法測(cè)量空調(diào)能力、能效，應(yīng)該在測(cè)量值進(jìn)行修正得出空調(diào)實(shí)際能力值，這樣才能更準(zhǔn)確地衡量空調(diào)的性能。

［1］楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］江帆，黃鵬.Fluent高級(jí)應(yīng)用與實(shí)例分析［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［3］王福軍.計(jì)算流體力學(xué)分析——CFD軟原理與應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)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