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机房专用恒温恒湿空调机组的优化设计

来源:机房360 作者:王恕清 王江波 更新时间:2010-7-6 17:44:43

摘要:本文根据笔者的研发经验,结合制冷、供热、流体力学等基本原理,详细论述了机房空调制冷气流和控制系统关键部件的优化设计方案。

  
  笔者认为解决回气集管底部积油问题的较好方案是将回气总管的位置由集管中部移至集管下部,如图5所示。

  也许有人会问:将回气总管移至蒸发器下部是否会导致蒸发器分液不均匀?持这种疑问的人可能忽略了分液头、分液毛细管对蒸发器分液均匀的重要作用。实际上,只要回气集管管径不是特别小,制冷剂回气在集管中流动所产生的阻力基本可以忽略。因此,将回气总管移至集管下部一般不会影响蒸发器的均匀分液,却可很方便地解决回气集管积油的问题。JHF32机组即采取此方案。
  
  2冷凝器的优化设计
  
  冷凝器优化设计的重要内容同样是换热盘管回路的数量与长度的选取。其优化设计方法与第1章所述类似,但细节处理又不尽相同。在蒸发器中,制冷剂的加速阻力和摩擦阻力方向相同,两者同时使压降增加;而对于冷凝器来说,由于加速阻力和摩擦阻力方向相反,也就是说加速阻力能在一定程度上抵消摩擦阻力,使得制冷剂流经冷凝器的压降不会很大,一般取冷凝器压降不超过0104MPa(0.4kg/cm2),冷凝器的回路长度可以比蒸发器长一些。但是冷凝器的换热量并不像蒸发器那样一直随换热盘管回路长度的增大而增大,而是存在一个使冷凝器换热量达到最大的临界回路长度,对R22制冷剂该临界长度约为20m,因此,冷凝器每个回路长度的上限以不超过30m为宜。
  
  冷凝器单回路长度的下限自然受到过冷度的限制。机房空调的过冷度一般不应小于5℃。经计算,满足此过冷度要求的回路长度应不小于12m。需要特别说明的是,冷凝器中空气的流向必须与制冷剂流向相反,如图6所示。不然已冷却的制冷剂液体会被流经过热区的高温气流重新加热,导致过冷度减小。

  JHF32机组的冷凝器为40排4列,每根铜管的有效长度为1.44m,因此满足要求的冷凝器回路数为10路或16路。JHF32机组冷凝器的设计原则同样为效率优先,冷凝器管路阻力降应尽量减小,冷凝器出液过冷度不小于5℃即可适应大多数安装环境,有特殊要求的可非标设计,因此回路长度取下限,回路数取16路,每个回路有10根铜管(或5根U形管),长度为10×1.44m=14.4m。
  
  在竖直放置的冷凝器中,位置越高的回路制冷剂流量越大。这同样可从冷凝器的进口过热气体与出口过冷液体密度的不同而导致各回路受重力影响的不同得到解释,由于在冷凝器中气液制冷剂密度差较蒸发器中更大,使得在冷凝器中由于各回路重力差而引起制冷剂流量分配的不均匀度约为蒸发器的2倍[3]。
  
  由于绝大多数机房空调冷凝器的进气、出液均采取集管形式,如图7所示。若冷凝器竖直放置,则由于重力影响而导致的各换热盘管回路的制冷剂流量不均匀性将得不到任何改善。因此,推荐冷凝器水平放置(即室外机下进风、上出风)。

  机房空调冷凝器之所以如此设计,有方便加工安装和控制生产成本的考虑,另外,也考虑到出液如果加分液头的话,在改善制冷剂流量分配均匀度的同时,也增大了冷凝器出液端的压降,这样将使膨胀阀的可用压头进一步减小,又使膨胀阀调节负荷的能力受到限制。

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