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空调器数字化设计中换热器与系统模型的优化

作　者: 龙琼
导　师: 谷波
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 空调器快速计算模型部件模型系统模型数字仿真
分类号: TB657.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前热泵空调以其节能、污染小、高自动化程度和可以实现夏季制冷冬季制热的明显的优势,越来越得到市场的青睐,得到了逐渐推广和应用。中国是世界上空调器的主要市场之一,逾七成的产能在中国。对于生产空调器产品的企业来说,如何利用计算机编程,从以理论分析为基础、实际运行为依据的角度来研究家用空调系统的设计,运行,以其如何实现整个系统的最佳匹配,从而实现设计方法现代化已经成为一个重要的发展方向。数字仿真在一定程度上代替耗时耗费的真实系统实验,缩短产品更新周期以满足市场需要。基于这一背景,本文以空调系统计算机仿真方法对分体式家用空调系统进行稳态性能模拟分析。本文首先对制冷剂物性计算程序进行完善,提出了新的R22制冷剂快速显式计算模型,该模型为显式形式,不存在迭代,能够缩短仿真时间。然后采用集中参数方法建立了压缩机模型,对压缩机的性能参数进行二元十项的拟合回归,在精度和适用范围上有了一定的提高,适合系统仿真使用。对冷凝器蒸发器建立了基于不同工况的模型。在部件模型基础上,建立了家用空调系统仿真计算模型,并且对以往的迭代算法进行了改进,提高了系统稳态仿真算法的稳定性。与实验数据相比较,发现模型的仿真结果同实验数据吻合较好,表明系统模型可以用来模拟实际工况下的系统运行,从而对系统性能进行预测。同时进行了变工况系统运行性能的分析。在系统数值模型的基础上,采用VC++编程建立单文档工程,将制冷剂物性、空气物性和空调系统各个部件模型定义为不同的类。完成了完全面向对象方式的空调器数字化仿真与性能分析软件的开发。整个软件完全应用面向对象技术进行开发,方便用户的学习和对软件进行二次开发。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-18
  1.1 论文研究的背景与意义  11-12
  1.2 研究现状与文献综述  12-16
    1.2.1 制冷剂物性简化计算模型的研究  12-14
    1.2.2 压缩机模型  14-15
    1.2.3 换热器模型  15-16
    1.2.4 系统仿真模型  16
  1.3 论文研究的内容和任务  16-18
第二章制冷剂物性快速计算显式模型  18-34
  2.1 R22 热物性数据的来源和依据  18-19
  2.2 物性快速计算的任务和目的  19
  2.3 饱和线  19-24
    2.3.1 饱和线上的显式计算模型  19-21
    2.3.2 模型的系数和拟合结果  21-24
  2.4 过热区  24-31
    2.4.1 过热区上的显式计算模型  24-25
    2.4.2 模型的系数和拟合结果  25-31
  2.5 快速计算模型速度验证  31
  2.6 制冷剂热物性快速计算模型软件开发  31-32
  2.7 本章小结  32-34
第三章换热器传热及压降关联式拟合  34-54
  3.1 翅片管换热器换热性能和压降关联式拟合数据的获得  34-37
    3.1.1 焓差法实验原理及介绍  34-35
    3.1.2 实验结果  35-37
  3.2 冷凝器换热性能和压降关联式拟合  37-43
    3.2.1 空气侧换热系数和压降公式拟合与分析  37-41
    3.2.2 制冷剂侧换热系数拟合与分析  41-43
  3.3 蒸发器换热性能和压降关联式拟合  43-53
    3.3.1 空气侧换热系数和压降公式拟合与分析  43-48
    3.3.2 制冷剂侧换热系数和压降公式拟合与分析  48-53
    3.3.3 总换热系数影响因子分析  53
  3.4 本章小结  53-54
第四章空调器系统模型的逻辑构造与迭代方法  54-78
  4.1 充注量的计算  54-55
  4.2 冷凝器的建模与仿真  55-59
    4.2.1 冷凝器仿真计算流程  55-56
    4.2.2 仿真结果和实验数据的对比  56-59
  4.3 蒸发器的建模与仿真  59-61
    4.3.1 蒸发器仿真计算流程  59
    4.3.2 仿真结果与实验数据的对比  59-61
  4.4 系统仿真计算  61-65
  4.5 仿真结果与实验数据的对比  65-72
    4.5.1 仿真用空调结构参数和运行条件  65-66
    4.5.2 实验数据  66-68
    4.5.3 仿真结果  68-72
  4.6 系统仿真模型的敏感性分析  72-77
    4.6.1 毛细管对系统性能变化敏感性分析  72-76
    4.6.2 制冷剂充注量对系统性能变化敏感性分析  76-77
  4.7 本章小结  77-78
第五章结论与展望  78-79
  5.1 本文结论  78
  5.2 展望  78-79
参考文献  79-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81-82
致谢  82

空调器数字化设计中换热器与系统模型的优化

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