空调用水冷式表冷器试验方法
提要本文以正交试验设计的理论为基础，介绍空调用水冷式表冷器的热工性能试验方法，回归出另一种形式的传热系数经验公式。该公式较原有经验公式概念清楚、使用方便、精度较高。该实验方法较常规试验方法完整性更强，目的性明确，且实验次数较少。
一、传热系数经验公式的数学模型
目前，水冷式表冷器的传热系数K多整理成以下形式的经验公式：
（1）
式中：vy为迎面风速，ω为水流速，ξ为析湿系数，A、 B、 m、n为实验系数和指数。
这个公式物理概念比较明确，但应用起来不太方便，而且对于校核性计算，析湿系数ξ事先也不确立。 经过对各种形式的水冷式表冷器的试验数据进行整理分析，发现传热系数K值可以分别回归成表冷器进口湿球温度ts1，迎面风速vy，进水温度tw1，和通过表冷器的水流速ω的指数形式的经验公式，且线性相关很好。例如，对于YD75型诱导器所用水冷式表冷器的试验数据进行分析，发现K值的经验公式可整理如下：
（1）变风量试验工况：（进风干球温度tl=25℃，进风湿球温度ts1=17.9℃，水初温tw1=10℃，水量W=400kg/h）
vy1.041.411.962.543.103.634.15K测14.97117.25918.47020.26321.71525.53524.35
相关系数R=0.995
(2)变水量试验工况：（t1=25℃，ts1=17.9℃，tw1=10℃，风量Ga=779.39kg/h）
ω0.3880.5820.7760.9701.1641.5521.941K测15.51917.25319.10019.49120.72722.62022.950
K=19.8665ω0.2512 相关系数R=0.993
(3)变ts1试验工况：（t1=25℃，W=400 kg/h, Ga=779.39kg/h）
ts11818.4719.6120.1121.0421.76K测18.6419.7723.3225.1328.5631.21
相关系数R=0.9997
(4)变进水温度试验工况：（t1=25℃，ts1=18℃，Ga=779.39kg/h，W=400 kg/h）
tw18.1110.012.04K测20.4918.8417.64
相关系数R= - 0.9994
根据这一情况，笔者认为可将水冷式表冷器的传热系数K值经验公式的数学模型确定为：
（2）
式中Ct0，Ct1，Ct2，Ct3，Ct4是回归出的系数或指数。
由于ts1，vy，tw1，ω都是影响水冷式表冷器的外部参数，如果将被测试的表冷器看成一个黑匣子，则tl，ts1，tw1，vy，和ω是其输入参数，而K或冷量Q为其输出参数，如图1表示。
图1
输入参数是影响水冷式表冷器K值的外部参数，而影响K值的其它诸因素，即表冷器的片型、片材、管材、肋管的结构型式、片间距以及加工工艺等则表现在黑匣子的内部。而这些影响因素的存在，正好说明通过实验确定水冷式表冷器K值经验公式的必要性。外部参数t1，ts1是表冷器进口的空气参数，用它们可以确定表冷器进口空气状态的焓值i1。由于在空调应用范围ts1与i1间有一定的关系，所以可用ts1代替进口空气参数。这样不仅可减少试验工作量，且消除了交互作用的影响。因而有可能用K=f（ts1，vy，tw1，ω）代替原来的K=f（vy，ξ，ω）函数关系，作为传热系数K的数学模型。与原来的模型比较，该模型有以下几个优点：
（1）ts1，vy，tw1，ω四个参数都是水冷式表冷器的直观输入变量，而析湿系数ξ是不易确定的间接参数，确切地说，它也是黑匣子的输出结果，而不是输入参数。
（2）上述四个变量都是独立的，而ξ是vy，ω，ts1， tw1的相关变量。
（3）从使用角度看公式（2）比公式（1）要方便得多。
二、正交试验设计
如果对方程式（2）进行对数变换则有：
lnK=lnC0+ C1lnts1+ C2lnvy+C3lntw1+ C4lnω (3)
令y= lnK，x1= lnts1，x2=lnvy，x3=lntw1，x4=lnω，b0= lnC0，bi= ci，（i=1，2，3，4）
则公式（3）可写成：
（4）
上式为一个四元线性方程，因而水冷式表冷器的试验设计就变成了多元线性回归问题。