1、表冷器经验公式通用性的探讨同济大学 张恩泽 谭宪法摘要：表冷器的经验公式都是通过实验测试并进行线性回归得到的，本文通过实验对表冷器经验公式对表冷器高度、表冷器长度以及表冷器通水管数的通用性进行研究，结果表明，同一厂家生产的结构特性相同的表冷器的经验公式具有通用性。关键词：表冷器；经验公式；通用性Discussion of applicability about the experience formulae of coil-coolingTongji University, ZHANG En-ze, TAN Xian-faAbstract: The experience formulae of
2、 coil-cooling is regressed by experience. Studies the applicability of the experience formulae about the height and length of the coil-cooling and the number of water flow. Base on the discussion, the experience formulae of the same structure characteristic coil-cooling made by the same manufacturer
3、 is applicable.Key word: coil-cooling ; experience formulae ; applicability表冷器选型时主要取决于表冷器的换热系数，而表冷器换热系数的经验公式是通过对表冷器试件进行试验得到的，对于生产厂家来说，不可能对所有的表冷器都进行试验来获得经验公式，这就要求表冷器的经验公式对具有相同结构参数的表冷器必须具有一定的通用性。那么经验公式是否具备通用性呢？从理论上分析，影响表冷器的换热系数的因素取决于表冷器的结构参数和表冷器空气侧的流速和水侧的流速，对具有相同的结构特性，而尺寸不同的表冷器的经验公式应该具有通用性。本文分别讨论表冷器高度
4、、表冷器长度及通水管数不同而其他参数都相同时的通用性问题。为此，采用实验方法，分别对 3 台表冷器进行试验，来验证相同的结构特性下的表冷器经验公式的通用性。1、实验装置及简图1) 本试验在同济大学供热通风与空调实验室调温调湿风洞进行。调温调湿风洞由空气系统、水系统及一些附属设备组成。空气系统由风机、冷却除湿、加热加湿、及风量测量风温测量装置组成。水系统包括制冷机组、水泵、冷冻水箱、热水箱及水两侧量。实验简图如图 1 所示。2) 试验要求和方法A、试验要求在冷却试验中，空气进口干球温度，其单个读数及其平均值相差不得超过 0.3。空气进口湿球温度，其单个读数与其平均值相差不得超过 0.2。在加热试
5、验中的空气干 湿 球温 度 计取 样风 机冷 冻 机 水 箱加 湿 干 湿 球温 度 计取 样风 机冷 却 除 湿 加 热 水 量 测 量 水 泵阀 门风 量 测 量 P 风 机水 温 测 量 水 温 测 量图 1进口干球温度，其单个读数与其平均值相差不得超过 0.3。将进水温度和水流量调整到规定值。对于冷却试验，水温偏离规定值不得大于0.1；对于加热试验，水温偏离规定值不得大于 0.1；同时水流量偏离规定值不得大于1%。B、试验方法按照表 1 规定的参数范围，定出试验所需的参数组合。调节试验装置，使空气和水达到所需的参数，满足上面的要求，即可开始测定，每次测定的延续时间不应少于半小时。在此期
6、间至少应测定四次，且时间间隔应基本相等，取所有读数的平均值作为该次试验的测定值。调试试验装置，使空气和水参数达到选定的其他参数组合，重复上面的试验步骤。每次得到的测定值应采用两种方法计算换热量，一种方法以空气侧的测定值来计算换热量，另一种方法以水侧的测定值来计算换热量，两种方法计算得出的换热量热平衡偏差不得超过 5%，取二者的算术平均值作为试件的换热量。表 1 试验参数选取范围 冷却试验 加热试验空气进口干球温度， 1838 1838空气进口湿球温度， 1630 进水温度， 520 6090空气迎风面风速，m/s 14 17水流速度，m/s 0.32.0 0.152.0本实验采用的表冷器的结构
7、参数如表 2 所示。表 2 表冷器结构参数 mm管子规格 肋片间距 通水管数 表冷器长度 表冷器高度 表冷器深度1# 160.5 3.0 16 600 570 197.42# 160.5 3.0 16 515 608 197.43# 160.5 3.0 8 600 608 197.4与试验表冷器相对应的表冷器的结构参数如表 3 所示：表 3 表冷器结构参数 mm管子规格 肋片间距 通水管数 表冷器长度 表冷器高度 表冷器深度A# 160.5 3.0 16 600 608 197.4B# 160.5 3.0 14 600 608 197.4表冷器 A 和表冷器 B 的公式（见参考文献（1） ）分
8、别如下：A#表冷器的公式干工况： 31.048.2FpV湿工况： 76.025B#表冷器的公式干工况： 31.048.62FpV湿工况： 2.5式中： 为对流换热系数（w/m 2） ，V 为气流速度（m/s） ，Fp 为肋片间距（mm） ，为析湿系数。2、实验结果及分析1）表冷器高度的通用性的探讨从表 2 和表 3 中可以看出，1#表冷器和 A#表冷器只有高度不同，其他机构参数相同，为了讨论在表冷器经验公式对表冷器高度的通用性，用 1#表冷器的实验数据与用 A#表冷器经验公式计算出来的结果进行比较（在实验中，水流速度都在 1.0m/s 左右） ，结果见表4：表 4工况 干工况 湿工况气流速度
9、(m/s) 1.51 2.01 2.53 3.02 1.48 1.96 2.46 2.96A#表冷器 计算值39.92 45.79 51.14 55.68 55.78 61.74 65.27 69.401#表冷器 实验值37.5 42.83 49.72 52.87 55.65 62.47 68.87 72.65从表 4 中的数据可以看出，干工况时的偏差范围是 2.86%6.91%，湿工况的偏差范围是-5.23%0.23%。1#表冷器的换热系数的试验之与经验公式的计算值相差不大，可以表明表冷器的高度对对流换热系数的影响是很小的，在一般情况下可以忽略不计，同时，从理论上分析，表冷器高度不一样，相当
10、于把表冷器并联在一起，其流动状况一样，温度分布也一样，因而，其对流换热系数也应该一样。也就是说，表冷器的经验公式对表冷器高度是具有通用性的。2）表冷器长度的通用性的探讨从表 2 和表 3 中可以看出，2#表冷器和 A#表冷器只有长度不同，而其它结构参数相同。为了讨论表冷器长度的通用性，对 2#表冷器进行试验，并将试验结果与用 A#表冷器经验公式计算出来的结果进行比较（在实验中，水流速度都在 1.0m/s 左右） ，结果见表 5：表 5工况 干工况 湿工况气流速度 (m/s) 1.491 2.018 2.518 3.081 1.512 2.025 2.524 3.025A#表冷器 计算值39.6
11、8 45.88 51.02 56.21 56.03 62.17 65.63 69.721#表冷器 实验值 40.25 47.08 53.95 57.39 57.01 63.24 68.95 73.04干工况时的计算偏差范围是-5.43%-1.42%，湿工况时的偏差范围是-4.82%-1.69%。这样的偏差范围可以表明，当表冷器长度不同而其他参数一样时，其对流换热系数的变化量是很小的，可以认为该回归经验公式是具备通用性的。由于受到实验条件的限制，没有其他的实验数据来对其他种类的表冷器进行校核计算，但是分析认为，既然表冷器长度的通用性对波折片是成立的，那么对波纹片、条缝片应该也是成立的。而参考文献
12、(2)也曾经研究了迎风面长度（即表冷器长度）的不同对传热系数 k 的影响，它研究的表冷器长度分别为 750mm，880mm，1315mm，其余结构参数相同，计算出的 k 的误差范围是1.3%3.65%，可以说明表冷器长度不同，k 的经验公式具有通用性。3）表冷器通水管数通用性的探讨参考文献（3）对通水管数对传热系数 k 的通用性问题进行了研究，其结果表明，对于具有相同结构特性，而通水管数不同的表冷器，虽然水量不一样，但是只要水速一样，空气流速一样，析湿系数一样，那么传热系数就一样。从表 2 和表 3 中可以看出，3#表冷器和 B#表冷器仅通水管数不同，而其它结构参数相同。为了讨论表冷器通水管数
13、的通用性，对 3#表冷器进行试验，并将试验结果与用 B#表冷器经验公式计算出来的结果进行比较（在实验中，水流速度都在 1.0m/s 左右） ，结果见表 6： 表 6工况 干工况 湿工况气流速度 (m/s) 1.52 2.043 2.543 3.098 1.5 2.0 2.5 3.03A#表冷器 计算值42.28 48.73 54.13 59.51 56.61 61.82 66.24 70.261#表冷器 实验值 40.33 47.76 53.64 59.08 55.69 63.1 67.68 70.8干工况时的计算偏差范围为 0.73%4.84%，湿工况时的偏差范围为 -2.13%1.65%。
14、这样就表明，在通水管数不一样而其他条件相同时，对流换热系数的变化量并不大，这也就表明，回归经验公式对通水管数具有通用性。3、 结论本文通过 3 台表冷器的试验结果，对表冷器的经验公式通用性进行了验证，结果表明，同一厂家表冷器试件通过实验得到的经验公式，在其结构特性相同情况下，具备通用性。参考文献：1 唐志国 表冷器对流换热系数的实验研究及分析 同济大学硕士论文，2002 年。2 清 华 大 学 YDL 型 诱 导 器 研 制 报 告 ， 1975 年 。3 王辛，表冷器试验及计算等问题的探讨。同济大学硕士毕业论文，1991 年。作者介绍：张恩泽（1951-） ，男（汉） ，福建省福州市人，高级工程师，同济大学暖通实验室主任，电话 021-65982890。谭宪法（1978-） ，男（汉） ，山东省威海人，硕士研究生，电话 13816515872。
