水冷式表冷器传热研究(2):以等价干工况为理论基础的试验方法

    目前广泛使用的表冷器试验方法建立在/干球温度效率法[1]0的理论基础上。但这一理论以温差为热交换推动力,不能反映湿工况下热交换推动力是焓差的规律,使得这一理论用于湿工况存在先天缺陷。等价干工况概念及建立在其上的热力计

    算方法[1~4]的提出使得这个问题的解决成为可能。本文试图提出一种以等价干工况为理论基础的新试验方法。

    1 目前的试验方法及其缺陷

    1.1 目前的试验方法

    目前表冷器试验方法是这样的:总体分干工况和湿工况两种工况测试,在干工况下,一般只做变风量和变水量试验;而在湿工况下,则要做变风量、变水量、变进风状态参数和变水初温试验。把试验数据整理成总传热系数K的表达式:

    式中A,C,n,p为待试验确定的常数;vy为迎面风速;w为水流速;N为析湿因数。

    其中,通过干工况下变水量试验确定C,变风量试验确定A,n。因湿工况下变进风状态参数和变水初温可以改变析湿因数,故通过湿工况下变进风状态参数试验和变水初温试验可以确定p。另外,还从湿工况变风量试验中整理出接触因数E2和迎面风速的函数关系:

    这就是目前表冷器的试验方法。

    1.2 目前试验方法的缺陷

    如前所述,干球温度效率法在湿工况下热交换的推动力使用的是温差而不是焓差,所以总传热系数K在湿工况下没有明确的物理意义。这是目前试验方法的根本缺陷。

    此外,总传热系数K的表达形式也有严重缺陷。式(1)中析湿因数的指数p是在风速和水流速不变的情况下得出的,但实际上析湿因数是随风速和水流速变化的[5](见图1)。这样,指数p实际上只是在特定的风速和水流速值下正确,而在其它的风速和水流速值下则不一定正确,甚至可能有较大的误差。

    还有,如果认为变量x对变量y的影响是幂函数形式时,则x在y的表达式中的形式应为kxq(k和q均为常数)的形式。但式(1)中虽然认为析湿因数对总传热系数的影响为幂函数形式,然而N在K中的形式却是Np的形式,没有常系数k或者说武断地认为对于所有的表冷器该处kS1,这是没有理论根据的,且试验[5]也证明这是不正确的。详述如下:

    把式(1)整理为如下形式:

    图2中分别显示了当进风湿球温度和进水温度变化时lnN和z的关系。根据试验数据拟合的直线b显然不经过原点,所以其代表的函数形式和式(3)不符。保持斜率相同作经过原点的直线a才是式(3)形式的函数对应的直线。显然两条直线有较大的差别。也即说明式(3)的函数形式不能准确反映试验结果。而式(3)本质上就是式(1),所以说式(1)中N的函数形式是不正确的。