制冷裝置模擬管理論文

時(shí)間:2022-07-05 11:08:00

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制冷裝置模擬管理論文

摘要:本文利用穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)法建立了除壓縮機(jī)以外的制冷系統(tǒng)各部件的數(shù)學(xué)模型,使用能量、動(dòng)量與質(zhì)量方程進(jìn)行求解,并用VB語(yǔ)言對(duì)模型作了編程,通過(guò)計(jì)算得出了一定工況下,部分物理參數(shù)如制冷劑流量、過(guò)冷度、換熱量、換熱系數(shù)等在制冷裝置各部件中的變化情況,并給出了變化曲線。

關(guān)鍵詞:模擬制冷裝置穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)法

1引言

隨著人們生活質(zhì)量不斷提高,對(duì)居住環(huán)境的舒適度要求也越來(lái)越高,這使得家用空調(diào)的產(chǎn)量迅速增加,再加上其具有價(jià)格低廉、安裝方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),現(xiàn)在年產(chǎn)量已突破千萬(wàn),由此可見(jiàn),這一部分空調(diào)器的能耗是相當(dāng)可觀的。因此仔細(xì)分析其制冷過(guò)程,優(yōu)化制冷裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù),對(duì)于完善制冷裝置設(shè)計(jì)以及節(jié)能降耗是有著非常重要的意義的。

2部件模型分析

2.1壓縮機(jī)

對(duì)于壓縮機(jī)采用類似于黑箱的建模方法,拋開(kāi)具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),根據(jù)廠家提供的性能曲線或參數(shù)表、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等利用參數(shù)擬合來(lái)建立模型。

由⑴、⑵式可解得制冷劑流量、壓縮機(jī)功率,式中、可利用相關(guān)數(shù)據(jù)擬合得出。

2.2毛細(xì)管

為便于建模,制冷劑在管中流動(dòng)可分為過(guò)冷區(qū)、兩相區(qū)兩個(gè)部分,流動(dòng)狀態(tài)為一維絕熱均相,忽略亞穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。

2.2.1過(guò)冷區(qū)

2.2.2兩相區(qū)

⑸⑹

式中,下標(biāo)1、2、m表示微元的進(jìn)出口和平均參數(shù)

由于毛細(xì)管中的制冷劑流量并不是隨著背壓的降低而一直增加,存在一個(gè)臨界點(diǎn),即“壅塞”,在進(jìn)行流量計(jì)算時(shí)對(duì)此必須加以考慮。

壅塞流量⑼

式中,⑽

2.3冷凝器

建模假設(shè):⑴管內(nèi)制冷劑的流動(dòng)為一維均相流動(dòng),不考慮壓降

⑵冷凝器為逆流型換熱器,管外空氣流動(dòng)視為一維流動(dòng),且不考慮管壁熱阻

由此可將冷凝器分為過(guò)熱區(qū)、兩相區(qū)、過(guò)冷區(qū),分別進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)每一微元均有下式成立,

冷劑側(cè)⑿

空氣側(cè)⒀

微元導(dǎo)熱⒁

內(nèi)外換熱⒂

總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)⒃

2.4蒸發(fā)器

蒸發(fā)器與冷凝器相類似,不同的是空氣流經(jīng)其表面時(shí)會(huì)出現(xiàn)析濕,故蒸發(fā)器空氣側(cè)模型更為復(fù)雜。建模假設(shè):⑴制冷劑與空氣處于逆流狀態(tài),析濕系數(shù)保持不變

⑵忽略過(guò)熱區(qū)壓降,不考慮管壁熱阻

將蒸發(fā)器分為兩相區(qū)、過(guò)熱區(qū)進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)每一微元均有下式成立,

冷劑側(cè)⒄

壓降⒅

空氣側(cè)⒆

析濕系數(shù)⒇

內(nèi)外換熱(21)

3模擬結(jié)果與分析

根據(jù)以上所建立之模型,利用VB作編程進(jìn)行求解,所得結(jié)果如下。

3.1毛細(xì)管

由圖1可以看出,當(dāng)背壓下降到一定值時(shí),毛細(xì)管中制冷劑流量不再繼續(xù)增加,而是圍繞一定量作振蕩,該定量即為理論分析得出的“壅塞流量”。而隨著毛細(xì)管長(zhǎng)度的增加,制冷劑流量卻呈遞減趨勢(shì),這是因?yàn)殚L(zhǎng)度增加,制冷劑在其中流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)阻力也相應(yīng)增加的緣故,如圖2所示。

圖1圖2

3.2冷凝器

圖3、圖4分別反映了隨著空氣流量的增加,制冷劑的過(guò)冷度與換熱量的變化情況。可以看出,當(dāng)風(fēng)量增加到一定程度時(shí),制冷劑過(guò)冷度與換熱量均不再發(fā)生變化,這是符合物理事實(shí)的。

圖3圖4

3.3蒸發(fā)器

圖5反映了制冷劑換熱系數(shù)沿管長(zhǎng)的變化情況,可以看出,在兩相區(qū)中的換熱系數(shù)出現(xiàn)了最大值,并且兩相區(qū)的整體換熱系數(shù)要高于過(guò)熱區(qū),因此在作蒸發(fā)器設(shè)計(jì)時(shí)要盡量使制冷劑位于兩相區(qū),制冷劑的過(guò)熱度不應(yīng)過(guò)大。圖6則是空氣側(cè)的換熱系數(shù)隨管長(zhǎng)的變化情況,可以看出,換熱系數(shù)呈遞增趨勢(shì),這是因?yàn)榭諝馀c換熱管壁的換熱溫差越來(lái)越小。

圖5圖6

4結(jié)束語(yǔ)

以上通過(guò)作數(shù)值計(jì)算,得出了部分物理參數(shù)隨制冷裝置各部件的變化情況,并且與理論分析得出的結(jié)論相一致,這說(shuō)明利用穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)法作制冷裝置的模擬是較好的,所建立的數(shù)學(xué)模型是合理的。

參考文獻(xiàn)

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