板式换热器在空调余热回收系统中的传热研究
郭建,唐志伟,马重芳(北京工业大学环境与能源工程学院,100022)
1前言
近年来,随着人们生活水平的提高,人们的居住环境也在不断改善和提高,不论在酒店、商店,还是在写字楼、公寓楼,甚至在工厂都安装了各式各样的空调系统。但随着空调系统的普及,其能耗也在不断增加。空气调节在给人们带来享受的同时,一些弊病也在逐渐显现,长期生活在空调房间的人逐渐产生严重的病态反应,这就是所谓的病态建筑综合症(ＳＢＳ)。其症状包括眼睛发红、流鼻涕、嗓子痛、困倦、头痛、恶心、皮肤搔痒等。ＳＢＳ问题主要是由于室内空气品质(ＩＡＱ)不佳而引起的。解决这一问题的有效方法是进行通风换气,但通风带来的问题是室内冷/热量的大量流失。因此,在改善室内空气品质的同时如何节约能量成为一个亟待解决的问题。本文介绍了一种自行设计的换热器来回收空调系统的热/冷量,在改善室内空气品质的同时回收室内的能量。
2能量回收
设备及原理整个能量回收设备由换热器芯体、风机、空气过滤器、进排风管道组成。其核心为换热器芯体,它由50片厚度为0.3ｍｍ的波纹板片组成。冷热流道采用间隔分布。能量回收原理如图1所示。
3实验系统
本实验台布置如图2所示,该系统为开式系统。室内、外空气经风机加压后进入恒温水槽,通过调节恒温水槽的温度来控制换热器入口空气温度,从而用来模拟空调房间室内工况和冬、夏季室外工况,新、回风经换热器换热后直接排出。在换热器新、回风的进出口管道上均装有Ｔ型铠装热电偶,并与数据采集仪相连,可直接读出进出口风温;在新、回风的入口均装有便携式热线风速仪,以读出新、回风的进风风速;在新、回风的进出口装有微差压变送器,以测定新、回风两侧的进出口的压降;新、回风两侧的风机均与无级调速开关相连,以调节新、回风的风速。
4实验结果与数据处理
本实验测量的主要参数有换热器进出口空气温度、流量、换热器压降等。通过自动数据采集系统将实验数据输入计算机。待实验工况达到稳定后,在吸热量和放热量比较接近、热平衡误差小于5%时,开始采集数据。
4.1换热器的换热计算
换热器的传热系数可按下式计算ｋ=Ｑｍ/ＦΔｔｍ(1)式中Ｑｍ—换热器的换热量(取冷热流体换热量的平均值),ｋＷ;Ｆ—换热器的换热面积,ｍ2;Δｔｍ—对数平均温差,℃。图3为新回风入口温度保持不变的情况下,换热器传热系数随流速变化的情况。
4.2换热器压降计算
压降主要是指换热器进出口及换热器芯体内的压力变化,它主要由三部分组成:入口损失、通道流动损失和出口损失。计算公式如下Δｐ=Δｐｉ+Δｐｎ+Δｐｅ(2)式中Δｐｉ—入口损失即由于截面突缩引起的损失,Ｐａ;Δｐｎ—通道流动损失,Ｐａ;Δｐｅ—出口损失即由于截面突扩引起的损失,Ｐａ。经理论计算发现,换热器进出口压降占总压降的比例很小,约为7%。因此在计算中可将其忽略,
5结论
该换热器具有阻力小、换热效果好的特点,换热效率为60%～65%;由于有效地回收了回风中的热量,从而可以减少系统运行的费用,具有明显的经济性。
