空调的秘密 篇二:选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学

2019-10-10 17:35:38 3点赞 11收藏 7评论


这是这个系列的第二篇,写这些东西,还是希望能把空调里的一些基本东西正确地带给大家。原来经常有亲戚朋友在买空调的时候咨询我:“应该买A还是买B?”我的回答经常是:“不知道。”“你一个搞空调的怎么会不知道呢?”选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学 我确实是不知道,市面上的空调在卖的有几百种型号,我哪能记得住这么多型号的参数?但只要是看几眼空调,看几眼参数,心里就有了数。你要问我怎么做到的?有本秘籍,它的名字叫:空调的秘密。

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传热学基础

这是一些基础知识,比较枯燥,我尽量讲的明白一点,听不懂?那也没办法。这门课当年可是挂了不少人,有些人现在成了某大空调厂的领导、专家,那谁谁,说的就是你选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学 

一、传热的三种基本方式

传热学是研究热能传递规律的一门科学。热能可以自发地从高温物体向低温物体传递,因此,只要存在温度差,就必然发生热能的传递过程。可见,热能的传递现象是日常生活和工程技术中常见的现象。
为了便于分析,按照热传递过程中物质运动的特点,把热传递分为以下三种基本方式:

1、 热传导:

定义:它是不同温度的物体之间通过直接接触,或同一物体不同温度的各部分之间,当没有宏观相对位移时,由分子、原子或自由电子等微粒的热运动来传递热量的过程。

宏观规律—傅里叶导热定律: 在导热现象中,单位时间内通过给定截面的热量,与垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积成正比,   并指向温度降落的方向。  

选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学

举例:铁锅烙煎饼。

2、热对流:

定义:流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。

对流换热过程,即导热与对流的综合过程:流体流过固体壁面时,由于流体温度不同于壁面温度而发生于液体与固体壁面间的热量传递过程.

宏观规律—牛顿冷却定律:在对流换热过程中,单位时间内流体与壁面间所交换的热量与换热面积成正比,与流体与壁面间的温差成 正比。即:

选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学

根据引起流动的原因而论,可分为自然对流和强制对流换流。

  • 自然对流是由于流体冷热各部分的密度不同而引起的流动换热。

  • 强制对流指由于水泵、风机或其他压差作用造成的流动换热。

举例:吹风扇

3、 热辐射

定义:热辐射是由于因为热的原因而通过电磁波传递能量的过程的方式。

宏观规律—斯蒂芬-玻尔磁曼定律(四次方定律):

选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学

小问题:冬天室温25℃和夏天室温25℃,人的体感一样吗?

二、传热过程和传热量

传热过程是指热量由高温物体传递到低温物体的过程,它可以是导热、对流换热加热辐射中的一种或混合。

     选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学

其中:Q:传递的热量[W];F:传热面积[m2];K:传热系数[W/m2C]

t1:高温物体的温度[C];t2:低温物体的温度[C]

可见传热量与传热面积和传热系数成正比

传热与空调

看了一串公式,晕了有没有?选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学 

简单说,大部分情况下传热面积越大,传热系数越高,传热越好,效率越高。

那么人们研究了很多传热强化的方法

  • 可采用扩展表面以增大换热面积

  • 增大冷热物体间的温差

  • 采用高导热系数的材料

  • 提高流体速以减速低层流底层

  • 增加流体的扰动或使流体旋转以破坏层流底层

  • 采用机械震动,声波或超声波产生气流脉动及施加电磁场等。

其实空调自发明以来原理一点没变,变的就是各种增强传热的方法。

一、发生在空调系统中的主要传热过程:

  • 冷凝器中的传热过程:高温制冷剂向大气散热

高温制冷剂以过热蒸气状态进入冷凝器,在管内发生降温及冷凝过程,从冷凝器入口到第一个液滴产生前,是一个温度不断降低的过程;从第一个液滴产生到最后一个气泡消失,是一个温度不变的过程(假定冷凝过程中压力不变),在此过程中,制冷剂中含液量不断上升,含气量断下降;从最后一个气泡消失到冷凝器出口,是一个降温过程。

  • 蒸发器中的传热过程:低温制冷剂从大气吸热

低温制冷剂从气液混合状态进入蒸发器,在管内发生蒸发及升温过程,从蒸发器入口到最后一个液滴消失前,是一个温度不变过程(假定蒸发过程中压力不变),在此过程中,制冷剂中含液量不断下降,含气量不断上升;从最后一个液滴消失到蒸发器出口,是一个升温过程。

二、空调中增强传热的方法:

1、增大传热面积:加大室内机和室外机换热器换热面积。实际上室内外机各有有两个传热面积:

制冷剂与铜管内壁:加长管道。因为手机内外机体积有限,通常采用多排管、采用“U”型换热器等方式增加管道长度。增加管道直径。加大直径也意味着管道内壁面积加大。

铜管外壁及翅片与大气:增加翅片数量和面积。翅片数量因为间距问题不能过小,过小虽然传热面积大,但结露、结霜、灰尘等很容易堵塞翅片之间的空气通道内,造成传热不良。

选空调当选杨玉环——说说空调里的传热学

2、提高传热系数

  • 制冷剂与铜管内壁:对流换热。增强方式:内螺纹管。内螺纹与光滑管相比有以下特点:改善了制冷剂的流动方式,可提高表面换热系数80-180%;管内压力损失与光滑管差不多;换热器的加工与制造上与光滑管相同。

  • 铜管内壁与铜管外壁及翅片:导热。增强方式:胀管。胀管是生产过程中用机械和压力的方法,扩大管道直径,使之与翅片贴合得更紧密的工艺。

  • 铜管外壁及翅片与大气:对流换热。增强方式:波纹片、百叶窗等,加大空气在流动时的扰动。采用亲水铝箔,亲水铝箔能防止水在翅片表面结成水滴,增大传热系数5%左右。我们看见空调换热器是蓝色或是金色等,而非原来铝的银白色,这就是采用了亲水铝箔。自清洁功能可以去除部分换热器表面灰尘,也能提高传热系数。

   3、但空调中个别地方是要降低传热系数的:

  • 室内机外壳隔热性能要好,否则室内机表面会结露

  • 室内外机连接管道外要隔热,否则会造成冷量浪费

干货

上面说了一堆,总结一下:选空调要按杨玉环的标准!

1、以胖为美:室内外机体积尽量大,重量尽量大。这与部分厂家的宣传和人们的审美习惯有一定矛盾。通常我们很难拆开空调测量里面的管道和翅片的参数,体积大重量大意味着换热面积大。另一方面,体积大风扇也大,要么风扇转速能降下来减少噪音,要么风扇风量大制冷效果好。

2、皮肤要好:空调换热器采用亲水铝箔(有颜色),铝箔有波纹或开缝等造型,自清洁功能也有一定提高传热系数作用。室内机外壳要厚实。


   

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