结构可调式换热器最小换热单元的确定.docx

结构可调式换热器最小换热单元的确定摘要本文在结构可调式换热器的基础上提出了其增量式结构形式；针对该种换热器在空调机组中的应用根据空调室内温湿度控制精度要求给出了换热器最小换热单元的约束条件；由房间动态负荷特性提出了换热器最小换热单元确定方法及其结构设计方法。结构可调式换热器从结构上改善了现有空调机组的水力调节特性克服了现有空调机组因连续型水量调节阀的快开特性而导致机组水量调节范围小等问题特别适于模糊控制。关键词换热器增量式控制模糊控制温湿度控制精度最小换热单元动态负荷结构设计1前言文[1]从表面式换热器的性能结构优化和便于实现模糊控制调节的角度提出了结构可调式换热器的结构型式如图1所示其中1为介质总注入管2为母管3为调节阀4为子管5为肋片管簇6为介质总流出管7为框架；给出了换热量模糊等级划分方法初步分析了其用作空调机组表冷器的优越性。由于结构可调式换热器用一个小规格的电动连续调节阀和多个双位调节阀代替大规格的电动连续调节阀在价格上较为经济；在用于空气处理机时由于结构可调式换热器可实现气流旁通的自动转换而无需另设气流旁通这与相同出力的旁通式机组相比减小了机组的体积；在部分负荷工况下充分利用室外新风除热（加热）能力可降低了冷热源的出力；在电气实现上利用数字量代替模拟量降低了硬件的消耗。图1所示的换热器换热量模糊等级划分是控制系统的控制量直接对应于室内负荷的大小该方式称为位式控制方式。而实际控制过程则是在于换热器当前换热量再增加一调节量即采用增量式控制方式来实现换热量的调节。本文将在文[1]的基础上提出结构可调式换热器增量式结构型式以用作空调机组一冷器为背景由室内温湿度控制精度确定换热器最小换热单元的约束条件根据房间动态负荷提出换热器最小换热单元确定方法最后给出其结构设计方法[2]。2结构可调式换热器增量调节方式在换热器增量式调节方式中控制系统的输入量是室内温湿度状态的偏差和偏差变化输出量是换热器热量的变化值。于是可将换热器的换热量Q分成两部分即基础换热量和可变换热量如式（1）所示。对应于换热面积则有式（2）其中为换热器基本换热面积m2；这里可以认为始终参与换热过程而为满足室内负荷要求而参与调节过程对应于室内空气状态的偏差和偏差变化。对进行"大、中、小"模糊等级划分如图2所示其中1为调节阀2为母管3为子管；考虑到各阀门有开/关两种动作定义阀门开启为"正"阀门关闭为"负"即可实现的"正大、正中、正小、负小、负中、负大"模糊等级操作。的"大、中、小"在面积大小上有一定关系为便于设计和调节将按式（3）分割其中小为的最小换热单元；中要确定了小即可确定中和大。图1结构可调式换热器[1]图2结构可调式换热器增量式结构（1）（2）（3）这样无论换热器面积有多大只要将分割成了小、中和大加上可由5个双位调节阀来控制利用小、中、中和大的不同组合可以灵活地得到不同的可调换热面积。3换热器最小换热单元约束条件结构可调式换热器在进行能量调节时换热单元阀门的开关不仅影响空调机组送风温度的变化而且影响送风含湿量的变化。为保证空调机组在进行能量调节时能够满足室内温湿度控制精度要求小的大小必须满足最小换热单元小的变化而引起室内温湿度的变化应小于等于室内温湿度控制精度要求因此小的约束条件如式（4）所示其中Δtr为调节最小换热单元所引起的室温变化即室温偏差℃；tr为室内温度℃；trg为室温设定值℃；δt为室温控制精度℃；Δφr为调节最小换热单元所引起的室内相对湿度室温变化即相对湿度偏差℃；φr为相对湿度；φrg为相对湿度设定值%δφ为相对湿度控制精度%。（4）室内温湿度的变化与房间动态负荷、送风参数和排风状况等因素有关而送风参数又与新风比、空调机组换热量及加湿量（冬季）等因素有关因此要使最小换热单元满足式（4）的要求必须分析整个空调系统的动态特性。4换热器最小换热单元的确定4．1送风温度数学模型的建立图3为一次回风集中空调系统示意图其中N、W为室内外空气状态H为新回风混合状态L为机器露点O为送风状态ε为室内热湿比l为最小换热单元小2为风机混合段3为新风和回风混合段。仅讨论小阀门开关引起的室内室内空气状态变化。为便于计算假设：空调系统各部个（如风机、换热器等）能够满足空调设计工况要求；风管道能量损失很小忽略不计；不计房间气流组织及漏风影响；空调机组内不同断面处的迎面风速相同；开关结构可调式换热器任一换热单元上阀门时该单元换热量为0且不影响其他单元换热量大小。