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空调箱数字化设计系统的扩展开发

作　者: 郝源成
导　师: 谷波
学　校: 上海交通大学
专　业: 动力工程
关键词: 组合式空调热回收表冷器模型
分类号: TB657.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

组合式空调是由多种功能段组装而成的不带冷、热源的空气处理设备，拥有送风、冷却、加热、加湿、净化等空气处理功能。传统空调箱开发遵循“设计-制造-实验-改进设计-制造-实验”的过程，这种方法成本高、设计时间长、效率低，难以对机组进行优化选型。所以，利用计算机仿真技术取代复杂的实验，开发可以自由组合功能段体的空调箱数字化设计软件，将大大降低成本、提高设计效率。我们课题组在谷波教授的带领下，与江苏风神集团合作，开发了一套组合式空调数字化设计系统。本文根据风神集团的需要针对已开发的空调箱数字化设计系统，主要从功能模型和软件技术两大方面进行了扩展开发，进一步地完善了原有的空调箱数字化设计系统，使得系统的功能更强大，能够更好地应用于组合式空调产品的实际开发和设计。功能模型方面：其一，开发了空调箱热回收模块，热回收段包括盘管式（也叫液体循环式）热回收、转轮热回收和板式热回收。盘管式热回收为两组翅片管换热器耦合系统，基于集中参数法对其建立仿真计算模型；对转轮热回收的传热传质数学模型进行了详细的理论分析，并依据最小二乘法拟合转轮的回收效率曲线数据，建立适用于工程应用的快速计算模型，该模型能够较好的模拟转轮性能。其二，扩展和优化了表冷器模块，在三种设计条件下增加了表冷器设计计算模块，对表冷器进行设计以满足不同场合的需求；仿真计算方面，在已知水流量、已知出水温度、已知换热量三种平衡条件下，采用分布参数模型优化了表冷器原有的仿真计算模型；然后，用合作企业提供的实验数据对表冷器仿真结果进行了验证，结果表明模型优化前后与实验数据在变化趋势上都是一致的，且模型优化后与实验结果更加吻合。其三，修正了蒸汽加热模块，管内蒸汽侧按重量控制、过渡区及剪力控制分段选取关联式，并用基于能量守恒、动量守恒和传热方程的基础上建立翅片管换热器数学物理模型替换了蒸汽盘管的仿真计算模型。软件技术方面：开发了组合式空调双层机组的数字化设计平台，可以进行双层机组的配置；将转轮热回收、板式热回收、盘管热回收功能模块配置进了系统；扩展后的焓湿图可以自动绘制以及编辑机组中湿空气处理过程曲线，同时可以进行单点或多点湿空气物性计算；完善了英文版本软件，使软件界面操作、输出技术清单等实现了全英文；扩展了平台项目机组导入导出功能，可以导入导出机组中各功能段详细的选型设计信息，方便相关设计人员交流；同时，扩展了空调箱双层机组的分段、自动绘制CAD工程图等功能。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
符号表  12-13
第一章绪论  13-19
  1.1 课题的背景及意义  13-14
  1.2 研究现状及文献综述  14-17
    1.2.1. 对组合式空调系统的研究  14
    1.2.2. 对翅片管换热器的研究  14-15
    1.2.3. 对转轮式热交换器的研究  15-17
    1.2.4. 对盘管式热回收的研究  17
  1.3 本文主要工作  17-19
第二章空调箱各功能段建模理论基础  19-35
  2.1 物性计算模型  19-23
    2.1.1. 水的物性计算模型  19-20
    2.1.2. 乙二醇的物性计算模型  20-22
    2.1.3. 湿空气的物性计算模型  22-23
  2.2 空气侧模型基础  23-28
    2.2.1. 空气侧换热系数  23-27
    2.2.2. 空气侧压降模型  27-28
  2.3 水侧模型基础  28-29
    2.3.1. 水侧换热系数  28
    2.3.2. 水侧压降模型  28-29
  2.4 蒸汽侧模型基础  29-32
    2.4.1. 蒸汽侧换热系数  29-30
    2.4.2. 蒸汽侧压降模型  30-32
  2.5 翅片管换热器数学模型  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章开发空调箱热回收模块  35-54
  3.1 热回收理论基础  35-38
    3.1.1 显热回收效率  35-36
    3.1.2 潜热回收效率  36-37
    3.1.3 全热回收效率  37-38
  3.2 转轮热回收  38-48
    3.2.1 传热传质模型理论分析  38-44
    3.2.2 转轮热回收实用工程计算模型  44-48
  3.3 盘管热回收  48-53
    3.3.1 工作原理与流程  48-49
    3.3.2 盘管热回收模型建立  49-53
  3.4 本章小结  53-54
第四章扩展并优化空调箱表冷器模块  54-70
  4.1 扩展表冷器设计计算模块  54-61
    4.1.1 已知循环风量和出水温度  54-56
    4.1.2 已知出风干、湿球温度  56-58
    4.1.3 已知出风相对湿度和出水温度  58-61
  4.2 优化表冷器仿真计算模型  61-66
    4.2.1 已知水流量  61-63
    4.2.2 已知出水温度  63-65
    4.2.3 已知换热量  65-66
  4.3 表冷器仿真结果实验验证  66-69
  4.4 本章小结  69-70
第五章开发空调箱双层机组数字化设计平台  70-83
  5.1 空调箱平台主体框架  70-71
  5.2 全局管理主体  71-74
    5.2.1 平台管理界面  71-72
    5.2.2 英文版本  72
    5.2.3 帮助文档  72-73
    5.2.4 机组属性设置  73-74
    5.2.5 项目信息导入导出  74
  5.3 机组设计主体  74-79
    5.3.1 混合段  75-76
    5.3.2 表冷段  76
    5.3.3 蒸汽加热段  76-77
    5.3.4 加湿段  77
    5.3.5 风机段  77-78
    5.3.6 热回收段  78-79
  5.4 输出功能  79-82
    5.4.1 动态焓湿图  79-80
    5.4.2 技术说明表单  80-81
    5.4.3 自动绘制 CAD 工程图  81-82
  5.5 本章小结  82-83
第六章结论与展望  83-85
  6.1 结论  83-84
  6.2 研究展望  84-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
攻读硕士期间期间已发表或录用的论文  90

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