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空气参数计算方法的分析研究


(16)
d s (Ts ) =
0.622 3816.44 B ⋅ exp(−23.1964 + ) −1 T − 46.13Βιβλιοθήκη (17)2.4.3
ΔH s 的求解
ΔH = 383.65(647.1 − Ts )0.316
汽化潜热的求解方式,通过 watson 的经验公式,作者采用拟线性回归的方法得到公式[11]: (18) (19)
湿空气参数计算方法的分析研究
李丛来 1 2
1
陈焕新 1 舒朝晖 1 鲁红亮 1
2
华中科技大学
青岛海信日立空调系统有限公司

要:湿空气物性参数的计算精度是工程技术上空气焓值法应用的有效保证,本文介绍了湿空
气参数的四种计算方法,即已知干球温度和湿球温度求解含湿量及相对湿度的方法,并对其计算 结果进行了分析、比较。结果表明:各种方法对湿空气物性参数计算精度相差较大,采用经验公 式结合拟合公式得到的方法满足了工程技术中的精度需求,因此应根据需要选择合适的方法进行 计算。 关键词:湿空气 含湿量 相对湿度
-7
c5 =2.0747825×10-19, c6 =-9.484024×10-13, c7 =4.1635019;
当 t ( t s )=0~200℃时, c1 =-5800.2206, c2 =1.3914993, c3 =-0.04860239, c4 =4.1764768×10 ,
-5
c5 =-1.4452093×10-8, c6 =0, c7 =6.5459673;一般取 A =0.000667;
引言
在制冷系统用设备的标定、制冷空调的方案的设计以及空调机组性能的现场测试中,湿空 气各状态参数的互算,是工程技术人员、实验人员采用空气焓值法计算的理论依据。当湿空气 中水蒸气的含量较小时,湿空气可近似作为干空气来计算,但是在这些实际应用的场合,小含 量具有重要意义,所以湿度的换算在实际应用中是设计、测试的关键因素 。本文总结了四种方 法对实际应用中具有代表性的状态点进行了计算,并对计算结果进行了分析、比较。
ln( Pq.b ) =
c1 + c2 + c3T + c4T 2 + c5T 3 + c6T 4 + c7 ln(T ) T
(9)
T = 273.15 + t
(10) (11)
ln( P 'q.b ) =
c1 + c2 + c3Ts + c4Ts 2 + c5Ts 3 + c6Ts 4 + c7 ln(Ts ) Ts
Pq = P 'q.b − A(t − ts ) B
式中:
(12)
ts ——湿空气湿球温度,℃;
Pq.b ——干球温度 T 下的饱和湿空气水蒸气分压力, Pa ;
Pq ——干球温度 T 下的湿空气水蒸气分压力, Pa ;
P 'q .b ——湿球温度 T 下的饱和湿空气水蒸气分压力, Pa 。
当 t ( t s )=-100~0℃时, c1 =-5674.5359, c2 =6.3925247, c3 =-0.009677843, c4 =6.2215701×10 ,
ps (t ) =
2 3991.11 exp[18.5916] 15 (t+233.84)
(4)
把公式(4)代入(2)中,得
d s (tw ) =
0.622 3991.11 7.5B ⋅ exp(−18.5916+ ) −1 (t+233.84)
(5)
把公式(3) 、 (4)代入(1)中,得
1.005(tw − t ) ⋅ [7.5B ⋅ exp(−18.5916+ d=
[3] [2]
d=
1.005(tw − t ) + d s (tw )γ (tw ) 1.86(t − tw ) + γ (tw )
(1)
忽略绝热饱和温度与湿球温度的物理意义上的差别, 利用绝热饱和温度与湿球温度的数值极其相近, 提供了根据 tw、t 用解析法确定 d 的方法。 式中:
tw ——湿空气湿球温度,℃;
(di - d1 ) ×100% (其中: di 为用第 i 种方法获得的焓差, i=1,2,3,4) d1
5 6
75 100
45 60
5 6
40 70
30.3 29.7
表 1:状态点的选取
2 湿空气参数的计算方法
为满足实际工程中计算湿空气的物性参数需要,本文分别用查 ASHRAE 表 与日本大西热学《干湿 表》 、拟合修正公式法等四种典型方法对所选的状态点的物性参数进行了计算。具体计算方法如下: 2.1 方法一 查阅 ASHRAE 表与日本大西热学《干湿表》图表的方法,此方法比较直观、简便。 2.2 方法二 依据湿空气的绝热饱和冷却器设计原理以及湿球温度计工作原理,在工程误差允许范围内,简化湿 空气的干球温度、湿球温度以及含湿量关系式如下:
作者简介:李丛来,(1983—) ,男,山东胶南人,硕士研究生,E-mail:lelewangzi840624 @ 指导老师: 陈焕新, (1964—) , 男, 湖南湘潭人,教授,华中科技大学制冷与低温工程系,430074, E-mail: chenhuanxin@
联立(6) 、 (7)可求得相对湿度 ϕ ,
ϕ Ps B − ϕ Ps
(7)
ϕ=
7.5 ⋅ d ⋅ B 3991.11 (d + 0.622) ⋅ exp[18.5916] (t+233.84)
(8)
2.3 方法三 参考文献[5-7], 所引文献提供了湿空气相对湿度以及含湿量传统计算的过程以及本方法在计算过程 中存在的问题。 2.3.1 湿空气水蒸汽分压力和饱和蒸汽压的计算 主要计算式如下:
γ (t ) = −2.4114t + 2501.7
(3)
2550 2500
汽化潜热γ
2450 2400 2350 2300 2250 0 20 40 温度t 60 80 100 γ = -2.4114t + 2501.7 2 R = 0.9997
图 1:函数关系拟合图 2.2.2 湿空气饱和蒸汽压的计算 采用比 Antonine 方程精度更高的经验公式, 采用此公式的计算结果比水蒸气图表查的结果的误差不 超过±0.15%:
α / Kd = 0.998 + 1.815d
d= 0.622 ⋅ 383.65(647.1 − Ts ) 0.316 − 0.998 ⋅ (T − Ts ) ⋅ B ⋅ exp( −23.1964 + 3816.44 ) −1 T − 46.13 3816.44 [383.65(647.1 − Ts ) 0.316 + 1.815 ⋅ (T − Ts )] ⋅ B ⋅ exp( −23.1964 + ) −1 T − 46.13 d ⋅B ϕ= 3816.44 (d + 0.622) ⋅ exp[23.1964 − ] T − 46.13
2.3.2 相对湿度和含湿量的计算
ϕ=
Pq Pq.b
× 100% pq
(13)
d = 622
式中:
B − Pq
(14)
B 为当地实际湿空气总压力,文中取101325 Pa ; T ——湿空气干球温度, K ;
φ ——湿空气的相对湿度,%。
2.4 方法四 2.4.1 干、湿球温度与湿度的关系计算
d = d s (Ts ) −
(20)
(21)
式中:
ΔH s ——湿球温度下的汽化潜热,kJ/kg;
α ——空气向湿棉布的对流换热系数,W/(m2•K);
K d ——以湿度差为推动力的传质系数,kg/(m2•S• d)。
3 计算结果与比较
方法一中采用 ASHRAE 出版的以及日本大西热学实验给出的图表, 鉴于图表的通用性和权威性, 故以 此查得的值为比较基准。但若采用繁查图表方式,极为不便,故需要找出一种便于使用计算机进行数值 计算的数学方法。因此我们分别使用这四种方法对具有代表性的 6 个状态点进行了计算,并对其计算结 果分析、比较。 3.1 含湿量 由于各种方法计算含湿量所采用的公式不同,表 2 对计算所得各工况点间的含湿量进行比较。含湿量相 对偏差计算公式:
3991.11 ) − 1] + 0.622 ⋅ (−2.4114t + 2501.7) (t+233.84) 3991.11 (1.86(t − tw ) − 2.4114t + 2501.7) ⋅ [7.5B ⋅ exp(−18.5916+ ) − 1] (t+233.84)
(6)
d = 0.622
CALCULATION METHOD OF ANALYSIS ON WET AIR PARAMETERS Li Conglai Lu Hongliang Chen Huanxin Xie Junlong Shu Zhaohui
Department of Refrigeration and Cryogenics Engineering, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, 430074
Abstract:The precision of humid Air physical parameters is the engineering and technical of the air enthalpy value of the effective application of guarantees.This paper introduces the wet air of the four parameters calculation method that is known dry-bulb temperature and the wet bulb temperature for moisture content and relative humidity, and their results are analyzed, comparison. The results show : the precision of various methods of wet air for calculating the properties is large difference, The method of use of empirical formula combining fitting formula works to meet the technical requirements of precision,so it should be based on the need to choose a suitable method of calculation. Keywords: wet air moisture content relative humidity
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