所有房间的温度

泵的工作人员通常用来处理液体,他们工具箱里的主要工具是液压。从泵的法兰出来的是我们所认为的液压系统。泵的曲线与系统曲线相交,这就是泵被迫工作的地方。

五层公寓楼
图1:五层公寓楼,中间是暖通空调服务室,位于防护网格后面(图片由作者提供)

但是想想水泵的近亲:风扇和BETVICTOR体育官网压缩机。它们的工作原理类似,推动流体前进。但对他们来说,流体不一定是液体——它可能是液体、蒸汽(气体)或介于两者之间的任何东西。我们在学校里接触过的古老的热力学对于液体世界来说太复杂了。焓,熵,相图和类似的花哨的词在我们的泵世界很少使用。伯努利可能是我们在科学方面所能达到的极限——即使到了紧要关头也不情愿。

在这篇文章中,我想以一种简化的方式来看待鼓风机和压缩机的世界,而不是陷入理论方程和推导的噩梦中,其中大多数可能会让你在故事还没读到一半之前就睡着了。

因此,看一个有趣的案例——希望对你实用和有用,因为它可能对工作问题以及你可能在家里遇到的实际重要问题有新的启示。

考虑一个家中空调系统故障的案例。简单地说,空调系统由内部和外部单元组成。里面的那个挂在你的客厅(和/或其他房间),外面的那个装有压缩机和膨胀器,放在外面。它可以安装在公寓的外墙上,也可以放在房子外面的地上。这样的系统很简单,但维护起来有一些困难,比如氟利昂的充电,因为它们的接入可能是一个挑战。举个例子,如果这套公寓挂在10楼的公寓外面。

外单位
图2:外部设备(压缩机和其他辅助设备)位于服务室内部

一种更现代的方法来处理这个问题,特别是对于新的公寓楼项目,是建造一个小众的公寓:公寓外一个相对较小的服务室,有一扇门,便于进入和维护。热水锅炉也可以放在那里,而不是放在建筑物的屋顶上,因此,如果需要的话,很容易到达和维修。家庭供暖、通风和空调(HVAC)单元的简化图如图3所示。

从你的房子内部,你想要冷却的暖空气进入空调的内部单元(A点)。由风扇吹(图中未显示),它经过含有氟利昂的冷盘管(气体,因为它被膨胀器膨胀)。空气被氟利昂冷却,然后进入房间(B点)冷却器——比如70华氏度,或者你的恒温器设定的任何温度。

氟利昂接受空气的能量(热量),将其从大约11摄氏度(50华氏度,点C)加热到12摄氏度(53华氏度),而微小的温度变化是由于氟利昂的显著吸热和质量流动。较热的氟利昂被压缩机吸收,压缩机在高压下将其变回液体(E点),使其更热(~200华氏度)。液态氟利昂然后通过外部热交换器(从E点到F点),由风扇冷却,将空气从K点吹到L点。

一个较冷的氟利昂继续进入膨胀器(入口G),使其再次处于蒸汽状态并冷却,在c点退出。循环重复,不断使房间的空气越来越冷。

家庭暖通空调简化图
图3:家用暖通空调的简化图

现在我们将这些点连接到我们的泵世界:让我们使用外部单元的风扇作为我们的泵,它的系统是它所在的辅助房间的周围空气。与泵相比,风扇的比转速(Ns)较高,因为风扇产生的扬程较低(压差很小)。BETVICTOR体育官网1现在系统又多了一个气体的特性,它还有一个重要的热特性。

显然,风扇的入口侧应该尽可能的凉爽,在炎热的夏天,这使得氟利昂的冷却变得更加困难。但只要鼓风机位于一个开放、通畅的空间,它就能得到很好的冷却,并有望得到阴凉或风等的帮助。但如果你把这个装置放在一个空气停滞的空间里,不能轻易地移出来冷却线圈,你就会有问题。

这里的情况也是如此。我对我的暖通空调机组进行了24小时的测试,因为它位于一个方便进入的空间,但实际上是一个水泥盒子的死寂空间,从五面包围着机组。唯一开放的一侧是可怜的风扇需要把热空气吹出去的地方,也是同样的空间,更冷的环境空气需要进入。因此,在我的例子中,流通受到了严重的限制——这是一个设计糟糕的系统。

从清晨开始,我测量了所有房间和所有点的温度,如图4所示。我用激光点热枪来读取房间墙壁的温度,所以它与房间里的空气温度并不完全相同。但是,经过长时间的测试,它会显示出挣扎系统热力学变化的趋势。

所有房间和所有点的温度
图4:所有房间和所有点的温度

正如你从图5中看到的,最初所有的东西都大致处于相同的温度,这是由于夜晚的冷却效应。但随着时间的推移,天气越来越热,空调开始工作,试图冷却卧室——测试的对象。最初,卧室的空气很快变冷,而墙壁的温度下降得慢得多,因为它们的质量保留了热量。但随着时间的推移,温度(正如墙壁温度所指出的那样)逆转并开始上升,尽管空调仍在努力冷却它。为什么?

24小时泵(风扇)到系统的详细测试
图5:泵(风扇)到系统的24小时测试细节

如果你检查图4显示的辅助室温度上升的峰值(130华氏度),你会发现它的循环是多么的受限和低效。热空气试图通过相同的开放空间逃离,而环境中的冷空气需要通过这个开放空间进入,因此相互争斗,造成湍流圈和非常差的冷却环境。进入风机的空气温度越来越高,离开风机时温度更高。因此,该系统被“卡住”了——它使风扇无法将空气移出“水泥紧身衣”。

几个小时后,辅助室(外部单元位置)变得非常热,不再允许风扇冷却线圈。停滞的涡流回路阻碍了良好的循环,冷却效果基本上不再正常工作。

24小时泵(风扇)到系统测试细节可视化图表
图6:泵(风扇)到系统的24小时测试细节可视化图表,如图5所示

好消息是,任何事情都有解决方案,但关键是要找到一个快速、便宜的解决方案,而不是从头开始重新设计所有东西,这既昂贵又不实用。

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参考文献

Nelik, L.,“泵BETVICTOR体育官网和泵系统变得简单有趣”,第1卷(“床边伴侣”),第2卷(“为困惑者”)和第3卷(“为那些仍然不愿放弃的人”),由世界思想公司出版,2022年

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