空调性能测试中空气状态参数的精确计算

文章编号: 1005)0329(2005)09)0083)03

空调性能测试中空气状态参数的精确计算

王溢芳,闻建中,舒国安,王 雷,夏 玲

(合肥通用机械研究院,安徽合肥 230031)

摘 要: 根据部分已知的空气状态参数,通过查阅焓-湿图表可粗略估算出未知的空气状态参数。工程施工或精度要求不高的情况下,该方法能满足要求;但在精度要求比较高的情况下,尤其是在空调产品检测和高精度试验时,依靠查阅图表的方法就不能满足要求了。本文结合空气状态参数计算软件,论述了空气状态参数的高精度计算方法,并着重介绍了为此而专门编写的计算机算法。关键词: 空气状态参数计算;算法;空调

中图分类号: TU831;TP39 文献标识码: A

Accurate Calculation of Air Property for the C apacity Test of Air -Conditioner

WANG Y-i fang,WE N Jian -zhong ,S HU Guo -an,WANG Lei,XIA Ling (Hefei General Machinery Research Institu te,Hefei 230031,China)

Abstract: Generally,we can measure several air properties directly,such as dry -bulb temperature,we-t bulb temperature,and baro ing the psychrometric chart with these data,we can get the other air properties inaccurately.The above-mentioned mothod of air property calculati on is enough for generic application,but not enough for the speci fic application that need hi gh accuracy,such as the capaci ty test of air conditioner,because of its bi g error amount.Consequently we need the better calculation to meet the high precision.A accurate calculati on of ai r property has been discussed.

key words: accurate calculation of air property;arith metic;air -condi tion

收稿日期: 2005)06)10

1 引言

人们为了得到未知的空气状态参数,最常用的方法是根据部分已知的空气状态参数,通过查阅焓-湿图表来粗略估算其他未知的空气状态参数。这种方法比较简单适用,在工程施工或精度要求不高的情况下能满足要求,但在精度要求比较高的情况下,尤其是在空调产品检测和高精度空调试验时,为了计算未知的空气状态参数,依靠查阅图表的方法不能满足要求;为得到高精度的计算结果,计算量非常大,单靠手工计算是不现实的。目前计算机应用已得到了空前的普及,计算机的性能也得到了空前的提高,利用计算机这一工具通过编写程序的方法进行空气状态参数的高精度计算是非常方便的。

2 计算步骤211 基本参数

为了利用计算机编程的方法来实现空气参数的高精度计算,一些基本参数是必须的,下面以计算机函数的形式给出:

(1)PVS(dTd)函数:计算饱和水蒸汽的分压力,函数的输入参数为湿空气的干球温度;

(2)Xs(dTw,dPatm)函数:计算饱和水蒸汽的绝对湿度,函数的输入参数为湿空气的湿球温度和大气压力;

(3)TdTw )X(dTd,dTw,Patm)函数:计算湿空气的绝对湿度(绝对含湿量,kg/kg 干空气),函数的输入参数为dT d 、dT w 、Patm,其中,dTd 为湿空气的干球温度,dT w 为湿空气的湿球湿度,大气压力

832005年第33卷第9期 流 体 机 械

Patm的单位为Pa;

(4)TdRh)X(dTd,dRh,Patm)函数:该函数由某点已知的干球温度,相对湿度和大气压力计算该点空气的绝对湿度。

以上这些基本函数在有关制冷空调原理,空气调节原理以及相关行业标准中皆有论述。212空气状态参数的计算

有了以上基本函数,就可以此为基础构建其它计算空气状态参数的函数。

(1)TdRhPatm)Tw(dTd,dRh,dPatm):由干球温度、相对湿度、大气压力计算湿球温度;

(2)TwRhPatm)Td(dTw,dRh,dPatm):由湿球温度、相对湿度、大气压力计算干球温度;

(3)TdTwPatm)Rh(dTd,dTw,Pa tm):由干球温度、湿球温度、大气压力计算相对湿度;

(4)TdTwPatm)DP(dTd,dTw,Patm):由干球温度、湿球温度、大气压力计算露点温度;

(5)TdTwPatm)Pq(dTd,dTw,Patm):由干球温度、湿球温度、大气压力计算湿空气中水蒸汽的分压力。

3计算机计算算例

下面以计算露点温度的函数为例,说明算法过程:

(1)首先计算出在给定的干湿球温度、大气压力条件下的湿空气的绝对湿度dX0,作为以后步步逼近算法的比较基准;

(2)假设计算出的露点温度在[-60e,湿球温度(dTw)]范围内,并分别赋值给变量dDP)min和dDP)max,这是因为空气在任何状态下的露点温度皆低于干球温度和湿球温度,并且只有湿空气在饱和状态下,干湿球温度、露点温度三者相等;

(3)先假设露点温度dDP=(dDP)min+dDP) Max)/2;

(4)以dDP和给定的大气压力为参数计算湿空气的绝对湿度Xs,当Xs与比较基准dX0的偏离程度在给定的精度范围内时,结束计算,dDP即为求得的露点温度;

(5)如果Xs大于dX0,令露点温度的新的搜索范围的上限dDP)Max等于dDP,否则令露点温度的新的搜索范围的下限等于dDP;

(6)回到步骤(3),继续执行循环过程,直至得到符合精度要求的露点温度。

由于计算露点温度采用的是先确定露点温度所在的闭区间,然后以折半查找的方法确定露点温度所在的新区间,因为在所有有关计算机搜索的算法中,对于已排序的数列,折半查找是最快的算法,所以这里所介绍的计算空气的露点温度的函数执行速度是非常快的。以下是算法的伪代码描述:

Function TdTwPatm)DP(dT d,dT w,Patm)

pvs0=PVS(dTw)//饱和水蒸气压力

Xs0=(0.622*pvs0)/(Patm-pvs0)//饱和水蒸汽的绝对湿度

DX0=[(2501-2.34dT w)Xs0-1.005(dTd-dTw)]/(1.846dT d+2501-4.186dT w)

//计算露点温度

dDP)min=-60

dDP)Max=dTw

dDP=(dDP)min+dDP)Max)/2

Do//开始循环

If Xs(dDP,Patm)>dX0Then

dDP)Max=dDP

Else

dDP)min=dDP

End If

dDP=(dDP)min+dDP)Max)/2

Loop W hile Abs(Abs(Xs(dDP,Patm))-Abs (dX0))>0.0001//循环直到满足精度要求TdTwPatm)DP=dDP

End Fuction

4计算结果分析

我们编写了空气状态参数计算函数库,并且还利用这一函数库编写了空气状态参数计算软件。

只要知道干球温度、湿球温度、相对湿度(标准大气压下)中的任意两个参数和大气压力,就能利用空气状态参数计算软件进行上述空气状态参数间的转换计算,以及计算:空气的绝对含湿量、空气的比容、空气的焓值、空气中水蒸气的分压力、空气的比热、湿空气的露点温度等参数。

表1至表3是利用空气状态参数计算软件进行空气状态参数换算的结果以及与日本大西热学5干湿表6中给出的数据的比较。由此可以看出,该软件的计算精度是非常高的。

84FLUID MACHINERY Vol133,No19,2005