对空调扇帘布式水气化制冷效果的分析

zhangyuchen

空调扇是介于电扇与空调之间的一种通风产品适合于在炎夏季节使用，尤其是在干燥酷热的北方地区使用。空调扇虽有风量小、制冷量小的缺点;但具有增加湿度、过滤除尘、清凉送风等优点，所以空调扇虽几经沉浮尚有顽强的市场生命力。从目前市售的空调扇产品上来看，虽外形各异而致冷的方法基本相同，即采用帘布式水气化制冷的方法。那么影响帘布式水气化制冷效果的因素有哪些?如何改进可以提高空调扇的水气化制冷效果呢?下面笔者就此问题作如下一些分析。

( R) j( U; J5 u& t4 e当横流风机(又称贯流)转动时，风按图示箭头方向穿过帘布层带走部分水气，再经风机吹送出。水的蒸发气化过程是一个吸热的物理过程，水从周边的空气中吸收热量令周边空气温度下降，同时使风的湿度增加。在笔者所在地杭州，夏季晴朗的日子里室内相对湿度一般在55%～65%之间。如果空调扇出风口的相对湿度在75%左右,这样的风就会令人感到清凉舒适。但空调扇的出风量较小，以直径120mm、长240mm叶轮在输入功率50w四极异步电机驱动下为例，其出风口风速为5.5m/s所产生的风量为5m3/min，该风量仅是250mm普通电扇的1/6;加上水的气化量单靠自然蒸发，蒸发量较少，故制冷效果并不理想。实测出风口温度仅比环境温度低0.5℃-1℃。
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有很多空调扇厂家为了提高制冷效果，往往配售冰晶盒。根据实验，笔者认为增用冰晶盒并不能有效地提高制冷效果，数据分析如下：(1)一般帘布式空调扇水的气化量每小时仅为80～100g(2)风机起动一段时间后水箱水温会从35℃(夏季)降至26℃~28℃。(3)加用冰晶盒后水气化量降至80g/h以下，水温下降度数几乎与上相近。为什么呢?假设将空调扇的机箱作为一个绝热体，在不加用冰晶盒时，似乎是流经的空气释放了部分热量(Q1)，而水气化所需气化热(Q3)即为Q1并随空气流出，可以说这是一个等焓过程。但事实是，水气化所需气化热(Q3)初时不仅从空气流中吸取热量还从水中吸取热量(Q2)即Q1+Q2=Q3。由于水的热传导系数大于空气的热传导系数，所以最初水箱水温迅速下降。当空气向机内水气化传递的热量正好等于水气化所需热量即达到动态平衡时，水温便不再下降，且此时Q1≈Q3。如果机内水气化量很大以至流经的空气吸取水气能达到饱和状态(即相对湿度达100%)，此时空气流的温度将下降到与水温一致26℃~28℃。这是非常诱人的结果。当然，因多种原因这在实际上是达不到的。但是加用冰晶盒后，水所提供的气化热(Q2)有一部分被冰晶盒所夺取使水温降低，引起水气化量减少，反过来却使水温的进一步降低受到了限制(水温几与不置冰晶盒时相近)。因此增用冰晶盒不能有效地提高制冷效果。
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帘布式空调扇制冷效果不理想的根本原因在于水气化量少造成。因此，可以通过提高水气化量，阻断水箱水温下降迫使空气流输出更多的能量(Q1)来提高制冷效果。