空调制冷系统的稳态及动态特性模拟

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目前,中国已是普通空调器的生产和使用大国,因此,空调器的设计工作效率与节能环保产品的研发已成为摆在空调行业的一项重要课题。空调制冷系统的数学模拟,可为空调制冷系统的设计提供有效的验证方法和手段。本文以一个典型的家用空调器做为研究对象,进行了一定条件下家用空调制冷系统的稳态和动态特性模拟,并对模拟结果进行分析。  首先,制冷剂及其性能对制冷系统的运行状态参数和性能有很大影响。稳态模拟中的制冷剂物性参数可直接利用 Matlab调用物性查询软件 REFPROP9.0进行计算。对于动态模拟,制冷剂主要物性参数则通过建立的 R410A计算关联式模型计算得到。  其次,在分析制冷系统各环节的热力和传热过程及其特性的基础上,通过对各建模方法的分析和比较,选用压缩机集总参数全稳态模型,毛细管分区稳态模型,冷凝器和蒸发器分布参数稳态模型按顺序模块方法建立了空调制冷系统稳态数学模型;选用压缩机集总参数全稳态模型,毛细管分区稳态模型,冷凝器和蒸发器移动边界动态模型按顺序模块方法建立了空调制冷系统动态数学模型。  最后,基于建立的制冷系统稳态模型,设计系统稳态模拟算法并运用 Matlab语言编写程序,进行了不同运行频率下系统的稳态模拟,通过结果分析得到了制冷系统制冷量、功率、制冷系数等主要性能参数随频率变化的变化规律,并同实验数据进行对比,验证了系统稳态模型的可靠性。利用该稳态模型,对不同室内、外工况下空调制冷系统的稳态性能进行了模拟,进而对空调制冷系统作出定性分析。基于建立的制冷系统动态模型,设计系统动态模拟算法并运用 Matlab语言编写程序分别进行了频率和室外工况阶跃扰动条件下制冷系统的动态特性模拟。通过对动态模拟结果进行分析,得出动态时制冷系统各主要运行参数蒸发温度、冷凝温度、蒸发压力、冷凝压力及各主要性能参数制冷量、功率的响应变化趋势与理论规律相符,进而验证了本文的制冷系统动态模型具有一定的可靠性。
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