空調溼負荷計算與分析

2022-11-18 15:36:05 字數 2068 閱讀 8501

為連續保持汽車內恆溫恆濕,空調在某一時刻向汽車**的冷量(熱量)被稱作冷負荷(熱負荷),從汽車中除去的溼量被稱作溼負荷,本報告主要進行溼負荷的計算與分析。通過對西安、北京、上海、廣州四個城市在夏季6時至23時汽車空調的溼負荷進行計算,進而分析各地溼負荷差異及其影響因素。

把汽車看作乙個開口系統,當系統內各部分的溼量滿足一定的平衡關係時,汽車內部的空氣引數保持穩定。溼量平衡關係如圖1所示。

圖1 溼量平衡關係示意圖

新風濕量和排出空氣溼量是計算的重點,每人每時散溼量可查表得到,具體不做計算。

在濕空氣中與1千克幹空氣同時存在的水蒸氣量稱為含溼量。其計算公式為:

式中d為含溼量,為相應溫度下的飽和蒸汽壓力,為相對濕度,b為當地大氣壓力(西安為95920pa)。

根據濕空氣密度錶可查得對應溫度下的密度,由此可計算出每小時新風質量。由於水蒸氣在濕空氣中的比重很小,在此假設新風中乾空氣質素的值等於新風質量的值,因此

新風濕量=新風質量含溼量

排出空氣溼量的計算方法與新風濕量相同。

人體散溼量=每人散溼量人數

為計算方便,本報告中室外濕空氣的密度以相對濕度為70%的濕空氣為基準。通過查表可得相對濕度為70%的濕空氣的在不同溫度下的密度如表1:

表1 70%相對濕度的濕空氣的密度表

查表可得北京2023年逐月的相對濕度,其資料如表2所示:

表2 2023年的逐月相對濕度

由於要計算夏季的除濕量,在此相對濕度取6、7、8月份的平均值,計算得65.7%。

北京地區夏季的室外逐時溫度查表可得到,相應溫度下的飽和蒸汽壓力可查表然後通過差值法得到,相應溫度下的濕空氣密度可查表1然後通過差值法得到,現將各項資料列表3如下:

表3室外溫度和對應的飽和蒸汽壓力及密度表

乘客人數假定恒為50人,每人每時散溼量通過查資料設為0.194kg/(h.人)。

不同時刻的溼負荷的計算過程一樣,在此取6時的資料進行計算。每人每時最小新風量為20m3。乘客人數為50人,每人每時散溼量為0.194kg。

每時的新風量

6時的新風空氣密度為1.1672 kg/m3。排出空氣密度為1.

1658 kg/m3。新風的飽和蒸汽壓力為3509.1pa,排出空氣的飽和蒸汽壓力為3571.

5 pa。

新風質量

新風含溼量

式中d為含溼量,為相應溫度下的飽和蒸汽壓力,為相對濕度,b為當地大氣壓力(北京為99860pa)。

新風濕量

排出空氣質素

排出空氣含溼量

排出空氣溼量

乘客散溼量

空調除濕量

按照上述的計算方法,可得北京地區的汽車空調的溼負荷如表4:

對西安、上海、廣州的溼負荷計算過程同北京相同,其參考資料的**也相同,現將計算結果列表如下:

西安上海

廣州整理計算的資料,列出如下四幅折線圖,並由此分析溼負荷的影響因素。

圖2 各地室外溫度變化折線圖

圖3 各地溼負荷變化折線圖

圖3 溫度差值變化折線圖

圖4 溼負荷差值變化折線圖

觀察上面圖表,各地的溼負荷隨室外溫度的變化而變化:室外溫度增加,溼負荷增大;室外溫度降低,溼負荷減小。由此可知,室外溫度是影響溼負荷的乙個重要因素。

觀察溫度變化表中西安和廣州的溫度值,可以發現兩者的逐時溫度差值較小,其中7時、18時、19時的溫度幾乎相等的,而這三個時刻對應的溼負荷是廣州明顯大於西安。在影響溼負荷的幾個因素中,其他保持相等,只有相對濕度是廣州的明顯大於西安,由此可知,室外相對濕度是影響溼負荷的乙個重要因素。且室外相對濕度越高,溼負荷越大。

由前面的計算過程,空氣引數確定時,空氣的含溼量是個定值,所以新風含溼量同排出空氣的差值是定值。顯而易見,新風量越大,溼負荷越大。本報告的計算中假定乘客人數恒為50人,當乘客人數變化時,人數越多,溼負荷越大。

結合以上的影響因素,再結合計算的資料,我們可得出如下的分析。北京地處北方,夏季全天氣溫低於其他城市,同時其室外相對濕度較低(比西安稍高),所以北京地區的溼負荷是最低的。西安地處西北地區,其室外相對濕度最低,所以其濕負荷低於上海廣州地區。

但其夏季全天室外氣溫變化較大,早上和晚上低於上海廣州地區,中午高於上海廣州地區。由於溫度對溼負荷的影響,在圖表中的表現為,隨著西安室外溫度的公升高,其同上海廣州的溼負荷的差值減小。

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