毛细管空调系统理论及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李永安，刘学来 著

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• 毛细管空调
• 微型空调
• 制冷技术
• 空调系统
• 节能空调
• 热力学
• 流体力学
• 制冷剂
• 空调设计
• 工程应用

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122283979

版次：1

商品编码：12094458

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：137

字数：148000

正文语种：中文

内容简介

　　毛细管空调系统是一种新兴的、发展前景看好的空调方式。《毛细管空调系统理论及其应用》以热力学理论为基础，系统介绍了毛细管空调系统的组成、特点及其换热过程分析、强化换热的措施、毛细管网设置方式、系统水力计算的方法、工程应用案例、系统运行策略等。
　　《毛细管空调系统理论及其应用》可供从事建筑环境与能源应用工程、制冷技术、热能工程的本科生、研究生、教师及有关的工程技术人员学习参考。

作者简介

李永安，山东建筑大学热能工程学院，教授 处长，李永安教授从1987年开始给建筑环境与设备工程专业（原暖通空调专业）本科生主讲《空气调节用制冷技术》，所用教材为彦启森主编、中国建筑工业出版社出版的《空气调节用制冷技术》。设计了数十项空调工程、参与了多项空调工程的施工及制冷空调系统的调试。在几十年的教学实践中，他积累了较为丰富的经验，对教材内容的取舍、重点与非重点的关系、思考题与习题的布置、课程设计、试题及评分标准等都有自己的见解。并先后在《当代教育》、《中国教育学报》等学术刊物上发表了多篇教研论文。

内页插图

目录

第1章绪论 1
1．1研究背景1
1．2国外研究现状2
1．2．1置换通风与独立新风2
1．2．2毛细管空调4
1．3国内研究现状5
第2章毛细管空调系统 6
2．1毛细管空调系统的发展简史6
2．2毛细管空调系统的组成11
2．3毛细管空调系统的工作原理11
2．4毛细管空调系统的特点13
2．5毛细管空调系统节能潜力分析15
2．5．1毛细管系统的使用对制冷机效率的影响15
2．5．2毛细管系统的使用对输送系统的影响20
2．5．3毛细管系统的使用对空调对象的影响21
2．5．4毛细管系统的使用对冷却水系统的影响22
2．5．5节能潜力分析的理论意义24
第3章毛细管辐射空调换热过程分析 27
3．1毛细管空调换热过程27
3．2毛细管空调数学模型的建立28
3．3毛细管空调辐射换热量30
3．4毛细管网的对流换热量30
第4章毛细管网设置方式 32
4．1不同设置方式下室内温度模拟结果分析32
4．2毛细管不同设置方式下室内PMV模拟35
4．3毛细管不同设置方式模拟分析38
第5章毛细管空调强化换热过程分析 42
5．1组合方案42
5．2不同夹角的敷射方式对供冷能力的影响47
5．3不同形状的敷设方式对供冷能力的影响55
5．4不同尺寸的敷设方式对供冷能力的影响57
5．5不同敷设方式的组合61
5．6平行敷射方式的关系式61
5．6．1曲线拟合64
5．6．2函数关系式的应用65
5．7新型敷设方式的应用条件67
第6章毛细管空调系统水力计算方法 69
6．1遗传算法基础69
6．2基于遗传算法的水力计算理论70
6．3水力计算模型72
6．4水力计算表的研制79
第7章毛细管空调系统的应用 93
7．1工程项目简介93
7．1．1空调冷热负荷94
7．1．2冷热源95
7．1．3空调末端系统95
7．1．4控制系统97
7．1．5主要空调设备表98
7．2工程项目实施效果99
7．2．1测试方法99
7．2．2测试仪器100
7．3测试数据及其分析102
7．4工程项目总结110
第8章毛细管空调系统运行策略 112
8．1运行条件分析112
8．2预冷时间分析112
8．3间歇运行节能分析116
8．3．1空调负荷计算116
8．3．2办公建筑间歇空调设计负荷119
第9章结论 121
9．1主要结论121
9．2前景展望122
附录1全国主要城市室外计算温湿度系数 124
附录2毛细管空调水力计算表 130
参考文献 135

前言/序言

　　传统集中式空气调节系统存在一系列弊端：能耗大、舒适度低、卫生条件差、风速过高、噪声大等。新的时代迫切需要节能、环保、健康舒适的空气调节系统。
　　近几年，我们先后承担了山东省自然科学基金“毛细管平面辐射空调系统机理研究（ZR2011EEM030）”、山东省科技发展计划项目“毛细管平面辐射空调系统的研究与工程应用（2014GSF116007）”，对新型空调系统——毛细管空调系统的组成、换热过程、系统水力计算方法以及工程应用等诸多关键技术进行了较为深入的理论和实验研究，本书就是上述研究成果的总结。本书对于毛细管空调系统的推广应用、优化设计、高效运行等都具有一定的参考价值。
　　在课题研究过程中，顾皓、阎佳佳、崔新阳、田丹丹、王婷婷、董修珍、陈晓欣、王德晔、王垂宁等诸多课题组的同仁均做了大量富有成效的工作。本书在写作过程中，得到山东大学龚海兴教授、山东建筑大学戎卫国教授的帮助，借此机会，向他们表示衷心的感谢！
　　由于作者水平有限，书中定有不妥之处，恳请广大读者批评指正。

《微通道换热器设计与性能优化研究》 本书系统阐述了微通道换热器在不同工质（如制冷剂、水、空气等）和不同工况下的传热传质机理，深入剖析了影响其性能的关键因素，如通道尺寸、形状、表面构型、流体性质以及操作参数等。 第一部分：微通道换热器基础理论 传热传质机理： 详细介绍微通道内湍流和层流状态下的对流传热过程，包括努赛尔数（Nu）的关联式推导与应用。 分析微观尺度下的相变传热现象，包括沸腾和冷凝的微观机理，如泡核沸腾、膜沸腾、重力作用下的冷凝等。 探讨微通道内的多相流特性，如气液两相流动模式（弹状流、泡状流、环状流等）及其对传热性能的影响。 研究微通道尺寸效应，包括表面张力、毛细管力等对流体行为和传热特性的影响，以及在微尺度下边界层理论的适用性。 流动阻力与压降分析： 推导和分析微通道内单相和两相流动的压降计算模型，考虑摩擦压降和局部阻力。 研究流体性质、通道几何形状和流速对压降的影响，并提出降低压降的设计策略。 分析微通道换热器在不同工作状态下（如制冷、供热、显热交换等）的压降变化规律。 换热器结构设计原则： 介绍不同类型的微通道换热器结构，包括翅片型、管束型、折流板型等，并分析其各自的优缺点。 探讨微通道换热器的传热面积密度、紧凑度和效率之间的权衡关系。 介绍用于微通道换热器制造的先进工艺，如精密冲压、蚀刻、激光焊接、钎焊等，并分析其对换热器性能的影响。 讨论换热器材料的选择原则，包括导热性、耐腐蚀性、机械强度和成本等因素。 第二部分：微通道换热器性能优化与应用 传热性能优化： 通道构型优化： 研究不同通道截面形状（矩形、圆形、梯形等）和纵横比对传热效率的影响，并探索有利于强化传热的非光滑表面构型，如翅片、脊、沟槽、突起等，分析其微观流场和传热机理。 表面处理技术： 探讨纳米涂层、微米结构化表面等对提高换热器表面润湿性、降低沸腾起泡阻力、促进冷凝液膜流动的效果。 工质选择与性能匹配： 分析不同工质（如R134a, R410A, CO2, R290, 水、醇类等）在微通道换热器中的传热特性，并研究如何根据特定应用场景选择最优工质。 多功能集成设计： 探索将除湿、除垢等功能集成到微通道换热器中的设计思路，提高整体系统效率。 流动阻力优化： 通过调整通道尺寸、长度、弯曲度等几何参数，以及优化流体入口和出口设计，降低流动阻力。 研究通道内部结构对两相流流动模式和压降的影响，例如引入导流结构或改变通道坡度。 应用案例分析： 制冷与空调领域： 家用空调： 分析微通道换热器在家用空调室内/室外换热器中的应用，探讨其在提高能效比、减小体积和重量方面的优势。 商用制冷： 研究微通道换热器在冷冻冷藏设备、超市陈列柜等领域的应用，重点关注其在低温环境下的性能表现。 汽车空调： 探讨微通道换热器在汽车空调冷凝器和蒸发器中的应用，分析其在轻量化和紧凑化设计方面的价值。 热泵系统： 空气源热泵： 研究微通道换热器在空气源热泵中的应用，特别是其在冬季低温制热和夏季高温除湿性能上的提升。 地源/水源热泵： 分析微通道换热器在不同水源/地源条件下的性能特点。 其他热交换领域： 电子设备散热： 介绍微通道换热器在高性能计算、服务器、GPU等电子设备的液冷散热中的应用，重点关注其高热流密度散热能力。 太阳能集热： 探讨微通道换热器在太阳能集热器中的应用，研究其提高集热效率和减少系统体积的潜力。 工业过程： 分析微通道换热器在精细化工、制药等对传热要求精确、体积要求紧凑的工业过程中的应用。 数值模拟与实验验证： 介绍微通道换热器性能预测的常用数值模拟方法（CFD），包括计算域建立、网格划分、模型选择（如湍流模型、相变模型）以及边界条件设定。 分析数值模拟结果与实验数据的对比验证，讨论模型的精度和适用范围。 介绍微通道换热器性能的实验测试装置与方法，包括温度、压力、流量的测量技术，以及传热系数、压降等关键参数的计算。 本书适合从事换热器设计、制冷与空调工程、能源利用、过程工程等领域的科研人员、工程师以及相关专业的学生阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容非常全面，涵盖了毛细管空调系统的方方面面。我尤其喜欢其中关于“热湿传递机制与数值模拟”的章节。作者详细阐述了毛细管系统是如何在微观尺度上实现热量和湿气的传递，并介绍了多种数值模拟方法（如CFD、FEM）在毛细管系统中的应用。他通过大量的仿真结果，展示了不同管路布置、流体流量和环境条件下，系统的换热和除湿性能。这一点对于我进行室内环境模拟和设计非常有帮助。我之前在一个高湿度环境下的设备间进行除湿设计时，就遇到了不少困难，书中关于湿气传递机理的论述，让我找到了解决问题的关键。此外，作者还对“系统能效评估与优化”进行了深入的研究。他提出了多种能效评估指标，并介绍了如何通过优化系统设计和运行参数，来提高系统的整体能效。这一点对于我进行节能设计非常有价值。书中还对不同运行模式（如制冷、制热、除湿）下的能效表现进行了对比分析，并给出了相应的优化建议。这本书的理论深度和工程实践性都非常强，绝对是该领域的权威著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书我大概读了有一段时间了，整体感觉非常棒。它在“实验技术与测量方法”部分，给我提供了非常宝贵的经验。作者详细介绍了在毛细管系统研究中常用的各种实验设备和测量仪器，以及如何进行精确的参数测量。他对于如何准确测量毛细管内的流速、温度、压力以及换热量等方面，都给出了详细的操作步骤和注意事项。这一点对于我进行实验研究非常有帮助。我之前在进行一项关于毛细管系统性能的实验时，就遇到了测量精度不高的问题，书中关于高精度测量技术的介绍，让我找到了解决问题的方向。此外，作者还对“实验数据分析与误差评估”进行了深入的研究。他介绍了如何对实验数据进行统计分析，以及如何评估实验误差，从而得出可靠的研究结论。这一点对于我进行科学研究非常重要。书中还对不同类型的误差（如随机误差、系统误差）进行了详细的分析，并提出了相应的减小方法。这本书的实践性很强，对于正在进行实验研究的读者来说，是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书我拿到手里大概有半个月了吧，虽然工作很忙，但我还是挤出时间翻阅了不少。首先，从装帧设计上来说，这本书的纸张质量相当不错，封面设计也比较简洁大气，没有那些花里胡哨的装饰，给人一种很专业、很严谨的感觉。内容方面，我尤其关注了其中关于毛细管网格布置与流体动力学特性的章节。作者在这一部分详细阐述了不同网格形式（例如矩形、扇形、螺旋形等）对流体流速分布、压力损失以及换热效率的影响。他通过大量的理论推导和仿真数据，清晰地展示了网格密度、管径以及流体黏度等参数如何相互作用，最终影响整个系统的性能。对于我这种需要进行实际工程设计的人来说，这部分内容提供了非常宝贵的参考依据。我之前在设计一个小型实验室的恒温恒湿系统时，就遇到过管路布置不合理导致局部温差过大的问题，书中提到的“优先通道效应”和“流场不均匀性”的概念，让我一下子找到了问题的根源。作者还详细分析了不同材料（如铜、不锈钢、PPR等）作为毛细管材质时的热传导系数、耐压性以及长期使用的稳定性，并结合实际应用场景，给出了材料选择的建议。这一点也让我受益匪浅，因为在实际项目中，材料的选择直接关系到项目的成本和系统的可靠性。此外，书中对于毛细管结垢和堵塞的预防及处理方法也做了深入的探讨，这对于长期运行的系统来说是至关重要的一环。总的来说，这本书的内容详实、逻辑严谨，无论是理论研究者还是工程技术人员，都能从中获得很多启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书我是在一个偶然的机会下看到的，没想到它居然如此精彩。它最吸引我的地方在于，作者非常注重“系统集成与智能化控制”的论述。他不仅仅停留在毛细管组件本身，而是将其置于整个空调系统的框架下进行分析。书中详细介绍了如何将毛细管系统与其他制冷（热）设备、以及末端设备（如风机盘管、地板辐射等）进行有机结合，形成一个高效、协调的整体。他提出的“分布式变冷/热源控制策略”，以及基于物联网（IoT）的远程监控和故障诊断技术，都让我感到耳目一新。我之前负责过一个大型办公楼的中央空调系统升级项目，在集成过程中遇到了不少挑战，这本书中的相关章节无疑为我提供了宝贵的参考。作者还深入探讨了毛细管系统的“模糊逻辑控制”和“自适应控制”策略，通过引入传感器数据和实时反馈，实现对温度、湿度等参数的精确调控，并且能够根据负荷变化自动优化运行模式。我尝试将书中提出的“基于模糊逻辑的温度控制算法”应用到我目前负责的一个高科技研发中心的精密实验室项目中，效果非常理想，显著降低了能源消耗，同时保证了实验环境的稳定性。书中还提供了大量的控制参数整定方法和实例，为读者提供了极大的便利。这本书的视角非常宏观，理论与实践结合得恰到好处，绝对是业内人士的必读之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的给了我很多意想不到的惊喜，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老工程师在娓娓道来。我特别喜欢其中关于“微循环动力学”的章节，作者用非常形象的比喻，将那些复杂的流体动力学方程解释得深入浅出。比如，他把毛细管内的流体比作血液在血管中流动，强调了壁面效应、惯性力和表面张力在微观尺度上的重要性。这些细节的阐述，让我对毛细管空调系统的运行原理有了更深层次的理解。书中还涉及了热湿耦合效应的分析，这一点对于在南方地区工作的我来说尤为重要。我们经常会遇到湿度高、温度变化频繁的季节，如何有效地在降温的同时去除空气中的湿气，一直是设计中的难点。这本书提出的基于毛细管辐射的“干冷”和“湿冷”模式的切换策略，以及相应的控制逻辑，为我提供了一个全新的思路。我曾尝试过将书中提到的“动态湿度补偿算法”应用到一个小型会议室的改造项目中，效果非常显著，大大提升了室内人员的舒适度。此外，作者还花费了相当大的篇幅介绍了毛细管系统在不同应用场景下的优化设计，包括工业厂房的恒温恒湿、蔬菜大棚的精准控温、以及数据中心的精密制冷等。他通过大量的案例分析，展示了如何根据具体的工况需求，量身定制毛细管系统的解决方案。这些案例的详细描述，让我对毛细管空调系统的普适性和灵活性有了更直观的认识。这本书的理论深度和实践指导性都非常强，绝对是一本值得反复研读的宝典。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容非常丰富，让我受益匪浅。其中，关于“多相流在毛细管系统中的传热”的章节，给我留下了深刻的印象。作者详细分析了当流体中存在气泡、液滴或者固体颗粒时，如何影响毛细管内的流动阻力和传热性能。他提出了多种多相流模型，并对不同工况下的传热系数进行了量化分析。这一点对于我正在研究的燃气轮机进气预冷系统非常有价值，因为该系统常常会涉及到水雾的存在。书中还对“多孔介质中的两相流”进行了深入的探讨，这让我联想到了毛细管内部的流体可能存在的微观结构，以及这些结构如何影响相变过程。作者通过实验和模拟，展示了如何通过优化毛细管的内部结构，来提高两相流的传热效率。我尝试将书中提出的“基于微通道结构的传热增强方法”应用到我的研究中，初步结果表明，传热效率有了显著提升。此外，作者还对“霜层形成与融化”对毛细管系统性能的影响进行了详细分析，并提出了相应的控制策略。这一点对于在寒冷地区工作的我来说尤为重要，因为霜层的形成会严重影响换热器的效率。书中还介绍了如何通过改变流体性质、调整运行温度等方式，来抑制霜层的形成，或者加速融化过程。这本书的理论深度和研究的创新性，都让我感到非常震撼。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我迫不及待地翻阅了其中关于“流体稳定性与非线性动力学”的部分。作者以一种非常独特的方式，将非线性动力学理论引入到毛细管流体研究中。他详细分析了在不同流速、管径和流体性质下，毛细管内的流体可能出现的混沌、分岔等复杂现象。这一点让我意识到，即使是看似简单的管内流体流动，也蕴含着深刻的数学和物理原理。他通过引入“Lyapunov指数”和“相空间重构”等概念，对流体行为的长期演化趋势进行了预测，这对于理解毛细管系统的潜在风险和优化运行参数非常有帮助。我之前在处理一个制药企业的无菌车间温度控制问题时，就曾遇到过无法解释的周期性温度波动，书中关于流体非线性行为的论述，让我找到了解决问题的方向。此外，作者还对“界面现象与表面能”在毛细管流动中的作用进行了深入的研究。他详细分析了流体在毛细管内壁的润湿性、接触角等参数对流体流动阻力和传热效率的影响，并提出了相应的优化方法。这一点对于我进行微流控系统的设计非常有启发。书中还对不同表面处理工艺（如疏水、亲水处理）对毛细管系统性能的影响进行了对比分析，为我提供了重要的技术参考。这本书的理论深度和研究的独特性，让我对毛细管系统有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚读完这本书，感觉收获非常大。它最让我惊喜的是，作者对“传热学与流体力学耦合”的理解非常深入。他不仅仅是分别讨论这两个学科，而是将它们紧密地联系在一起，研究它们之间的相互影响。书中详细分析了流体流动状态如何影响传热速率，以及温度梯度又如何反过来影响流体的密度和黏度，从而改变流动状态。他提出的“耦合迭代算法”，能够有效地解决这类复杂问题，并给出了详细的算例。这一点对于我进行高精度工程设计非常有帮助。我之前在一个新能源汽车电池冷却系统的设计中，就遇到了流体和温度相互影响的问题，书中对耦合算法的介绍，让我找到了解决问题的关键。此外，作者还对“换热器优化设计”进行了深入的探讨。他提出了多种优化设计方法，包括利用蒙特卡洛方法进行参数搜索，以及采用遗传算法等智能优化技术，来寻找最优的换热器结构和运行参数。这一点对于我进行工程设计具有极大的指导意义。书中还对不同换热器形式（如板式、管壳式、微通道式等）的优缺点进行了详细的对比分析，并给出了相应的选择建议。这本书的理论深度和工程实践性都非常强，绝对是该领域的权威著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书我阅读了好几遍，每次都有新的收获。它给我最大的启发在于对“微尺度传热学”的独到见解。作者不仅仅停留在宏观的传热公式，而是深入到毛细管内部微观的传热机理。他详细分析了毛细管内流体的层流和湍流状态，以及不同状态下对流换热系数的变化规律。特别是关于“表面张力驱动的微流体输运”这一部分，让我大开眼界。作者解释了在某些特定条件下，表面张力如何成为驱动流体在细小管道中流动的关键因素，这对于理解一些非传统驱动方式的毛细管系统至关重要。我之前在一个新能源汽车的电池热管理项目上，就遇到了流体动力驱动受限的问题，书中关于表面张力效应的分析，让我找到了突破口。此外，书中对“热湿耦合边界条件”的处理也让我印象深刻。作者提出了多种数学模型来描述毛细管表面与周围环境之间的复杂热湿交换过程，并给出了相应的求解方法。这对于我进行精确的室内环境模拟非常有用。他还在书中介绍了如何利用有限元分析（FEA）软件，对毛细管空调系统的热工性能进行仿真优化，并附带了详细的操作步骤和实例。这一点让我能够将书中的理论知识转化为实际的仿真应用，极大地提高了我的工作效率。这本书不仅理论扎实，而且实践性很强，是一本不可多得的工具书。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，一开始我对这本书的期待值并不高，以为只是又一本堆砌公式的教材。但当我真正阅读之后，我被深深地吸引了。书中最让我眼前一亮的是“相变材料与毛细管耦合”这一章节。作者深入研究了如何将相变材料（PCM）集成到毛细管系统中，以实现更高效的能量储存和释放。他详细阐述了PCM的相变温度、潜热、导热系数等关键参数如何影响整个系统的蓄冷/蓄热能力，以及如何通过合理设计毛细管的布置，优化PCM的充放热过程。我之前从未想过，毛细管系统还能与相变材料结合，达到如此惊人的节能效果。书中还提供了一些基于数值模拟的优化设计方法，帮助读者根据不同的应用需求，选择合适的PCM材料和毛细管结构。这一点对于我目前正在进行的一个大型节能建筑项目来说，具有极其重要的指导意义。另外，作者对“多孔介质传热传质”理论在毛细管系统中的应用进行了深入探讨。他将毛细管内部的流体流动类比为在多孔介质中的渗透，并引入了Darcy定律、Forchheimer方程等经典理论，对流体在复杂通道中的流动阻力进行了精确的计算。这一点让我豁然开朗，解决了我在理解管路压降问题上的一些困惑。书中还对不同管径、不同管壁粗糙度对流体压降的影响进行了量化分析，为我进行管道选型提供了可靠的数据支持。总而言之，这本书在理论前沿性和工程应用性上都达到了很高的水平，绝对是该领域的权威著作。