制冷量的理论计算

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1、无源降温系统计算报告根据能量守恒原理，为满足该降温系统制冷量的要求，需要计算出所有释放热量的因素，并据此计算所需的制冷量。对于永久硐室：释放热量的主要因素有两个：1）人体发热量；2）空气洗涤过程中产生的热量。制冷量的主要因素有三个：1）硐室内空气从16℃升至30℃的吸热量；2）通过壁面传导的热量；3）降温系统提供制冷量的总和。1降温系统基本参数，1.1硐室人数（n）：100人1.2降温时间（t）：96小时1.3硐室环境（to）：16℃1.4硐室材质：煤岩（煤层）硬度41.5硐室空间：长×宽×高（l×w×h）：40米×4.6米

2、×2.9米。2总发热量计算（Wh）2.1人体发热量计算（Wn）初始环境温度设为26℃，根据《空气调节工程》.郑爱平著科学出版社2002，P27、表2-3、表2-4，人体在28℃的环境温度下静坐时显热和潜热分别为Q01=53W、QPT=55W。每人总的发热量为Q1=Q0+QPT=108W。群集系数n＇=0.89。总的显热量：Q0=Q01×n×n＇=53×100×0.89=4717W总的潜热量：QPT=QPT1×n×n＇=55×100×0.89=4895W总的发热量：Qh=Q0+QPT=4717W+4895W=9612W2.1洗

3、涤空气释放的热量（Wco2）鉴于缺乏相关吸附资料，仅将已知二氧化碳在洗涤过程中产生的热量进行计算。根据《飞行器环境控制》.寿荣中、何慧珊著北京航空航天大学出版社2004.7，P51，每人释放出来的二氧化碳量在18～22L/h范围内变化，为计算方便，取平均值为：qv,n=20L/h/人。标准状况下二氧化碳密度ρ=1.977g/L。则100人106小时释放二氧化碳总量：qv=qv,n*ρ*n*t=20L/h/人×1.977g/L×100人÷3600=1.098g根据洗涤二氧化碳所提供的数据，二氧化碳在吸附过程中产生的热量为hc=

4、1400kJ/kg。（此数据来源于2011-7-7电子邮件收到的《救生舱及避难硐室里的生命保障系统》）则洗涤二氧化碳释放的总热量为：Wco2=qv·hc=1.098g×1400J/g=1.537kJ故吸附二氧化碳的发热量相当于1.537KW的发热量，2.2总发热量（Wh）总发热量是人体产生的总热量Wn及洗涤空气产生的总热量Wco2之和：总发热量：Wh=Wn+Wco2=9612+1537=11149W(偏大)1总制冷量计算（Wl）3.1硐室内空气升温过程吸收的热量（Wa）硐室内空气起始温度16℃，总量qa为硐室的体积v（40米

5、×4.6米×2.9米）乘以空气密度ρa（1.293kg/m3）。空气总量为：qa=v×ρa=40m×4.6m×2.9m×1.293kg/m3=690kg则室内空气由16℃升至30℃，平均温度为23℃，查其物性参数得知，其比热Cpa=1.005kJ/(kg℃)。硐室内空气吸收的热量Wa:Wa=qa×Cpa×Δt=690kg×1.005kJ/(kg.℃)×（30℃-16℃)=8442Kj折合制冷量功率：PGAS=8842÷96÷3600=26W3.1硐室壁面吸收的热量（Ww）根据《矿井通风与空气调节》.赵以慧主编.中国矿业大学出

6、版社.1990.12,P197中公式10-1-14进行等效计算。数据仅供参考。硐室空间为长×宽×高（l×w×h）：40米×4.6米×2.9米，其断面为Fd=w×h=4.6m×2.9m=13.34m2。设内部循环风量为Qx=1800m3/h，则室内空气平均速度υ=Qx/Fd=1800m3/h÷3600s/h÷13.34m2=0.15m/s。断面周长U=2×（w+h）=2×（4.6m+2.9m）=15m。硐室壁面总面积F=2×（l×w+l×h+w×h）=2×（40×4.6+40×2.9+4.6×2.9）=626.68m2则换热系

7、数α=0.426×（υU）^0.8/F^0.2=0.426×（0.15×15）^0.8/（13.34）^0.2=0.485W/(m2℃)硐室壁面吸收的热量Ww：Ww=tαFΔt=0.485W/(m2℃)×626.68m2×（30℃-16℃）=4688W3.2其他制冷因素除了以上吸热的因素外，硐室内部的贮存气体、低温液体水、物体等的热容对室温提高是一种限制因素；贮存气体放气制冷；硐室与外界的物质交换如水分、空气交换等对硐室是一种制冷因素，这些因素因边界条件不明确，因此提供的制冷量不能准确确定，这里先按W综合1000W的制冷量进

8、行估算。3.1制冷设备需要提供的制冷量（Wcl）根据能量守恒原理Wl=Wh，该制冷系统需要的制冷量为：Wcl=Wh-(Wa+Ww+W综合)=11149W（偏大）-(26W+4688W+1000（未定）)=5436W(偏大)1二氧化碳在制冷系统中的用量初始二氧化碳瓶内温度和环境温度一致，可以