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房内空调压缩机摹拟在生产工效勘验时的运用

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-02-14 17:53:19 来源: 作者:用户84996    浏览次数:0    
摘要

压缩机模型压缩机种类繁多结构复杂,按机理建模较困难。本文根据厂家提供的性能曲线图,采用图形法建模,采用流量和功耗来表征压缩机性能。 建模思路是基于对性能曲线图的分析,首先拟合冷凝温度tcond=40时的性能曲线,并以此为基准,拟合出其它tcond下的性能关系式,*后对实际过热度进行修正。模型的具体表达形式如下:质量流量:mr=mr1(tevap)-mr2(tevap)(tcond-40)功率:P=...

压缩机模型压缩机种类繁多结构复杂,按机理建模较困难。本文根据厂家提供的性能曲线图,采用图形法建模,采用流量和功耗来表征压缩机性能。

建模思路是基于对性能曲线图的分析,首先拟合冷凝温度tcond=40时的性能曲线,并以此为基准,拟合出其它tcond下的性能关系式,*后对实际过热度进行修正。模型的具体表达形式如下:质量流量:mr=mr1(tevap)-mr2(tevap)(tcond-40)功率:P=P1(tevap)+P2(tevap)(tcond-40)式中:mr1(tevap)tcond=40时压缩机的质量流量方程,表达式为:mr1(tevap)=tcond=40时压缩机的功率拟合方程,表达式为:P1(tevap)=-18182tevap+10418P2(tevap)tcond每增加1所引起的功率变化量,表达式为:P2(tevap)=047727tevap+1477322冷凝器和蒸发器模型按制冷剂流动状态将冷凝器和蒸发器分别划分为三个和两个相区,每个不同相区被化分为若干个微元,对任意一个微元段进行流动特性分析,基于三大守恒定律建立基本模型方程,并进一步做离散化处理。迭代算法采用二分法,具有较好的简洁性和健壮性,*终由换热器实际长度确定制冷剂出口状态。单个微元方程如下:质量守恒U=Gr动量守恒(即压力计算方程)-P2-P1x=12mdiGr2m+Gr2-1x能量守恒AiUhrx=di

i(Tw-Tr)微元管外空气侧换热方程mahrx=0d0(Tw-Tr)(注:以上为冷凝器方程,若为蒸发器,式右边还需乘以析湿系数)以上差分方程中涉及到很多参数,这些参数是使方程组封闭并得以求解的前提条件,各参数的经验公式如:换热器模型中相关参数的选取系数名称冷凝器蒸发器制冷剂单相区Dittus-Boeler式

摩擦系数阿里特苏里公式=011di+68Rer025制冷剂和空气热物性参数将热物性参数转化为数据库,在程序中查表获得23毛细管模型假定管内制冷剂为一维绝热流动,将其分为过冷和饱和两个区域,并考虑临界流动。绝热毛细管没有换热环节,动态响应时间常数非常小,采用稳态方程建模有足够的精度。同样基于连续流体介质三大守恒方程,建立毛细管分布参数仿真模型。仿真结果与文献的试验数据较为吻合,表明本模型有较好的准确性。模型方程如下:质量方程1u1=2u=Gr能量方程h1+12Gr212=h2+12Gr2=hst动量方程-(P2-P1)x=Gr2(2-1)x+mmGr22di24系统模型部件模型只是制冷系统仿真的基础,要*终完成系统的仿真,还应充分考虑各部件间的相互耦合关系,寻求制冷循环平衡点,提出工况稳定的判别函数。按照实际对象的模块构成、制冷剂的流动顺序和一定的约束条件,通过适当的节点参数将各部件模型有机串连起来(通常前一部件的出口参数是后一部件的进口参数),构成整个循环封闭系统的仿真模型。

蒸发、冷凝压力决定制冷系统的运行工况,以此作为系统仿真计算的两个迭代变量。为保证算法严密性,必须有两个迭代判据。系统状态平衡点*显著的特征就是各部件制冷剂流量相等,将此作为**迭代判据。合理过热度有利于保护压缩机的正常运行,此为第二迭代判据。迭代算法仍采用二分法,给出系统稳态仿真模型的计算流程图。

房间空调器性能预测结果与分析房间空调器主要性能指标有制冷量、压缩机功耗、COP、冷凝和蒸发温度等。在结构参数一定的情况下,性能指标受环境工况的影响很大。以往对这些影响结果的分析大多是通过试验得到,无疑增加了工作强度和试验时间。通过系统仿真模型可实现实际运行中遇到的任何工况,并对系统性能指标进行预测分析,为产品性能评价、部件合理匹配以及澄清实际中遇到的一些模糊概念提供有价值的参考依据。

本文以一实例空调机进行仿真计算,其结构参数如下:(1)冷凝器:材质:紫铜管加铝翅片肋片间距:22mm管间距:22mm型号:1005mm肋片厚度:02mm分路数:2(2)蒸发器:材质:紫铜管加铝翅片肋片间距:22mm管间距:20mm型号:1005mm肋片厚度:02mm分路数:2(3)毛细管:管直径:15mm长度:1000mm(4)压缩机:根据21部分的拟合公式(5)制冷剂:R22对房间空调器的性能预测是在系统各部件结构参数已确定的条件下,分析蒸发器、冷凝器侧空气进口参数(温度、流量)对系统性能指标的影响情况,输入参数包括四个变量。为观察和分析方便,分两种情况分别给出各指标参数的性能曲面图。

冷凝器侧进口空气参数不变假定冷凝器侧进口空气参数不变,分析系统各性能指标随蒸发器侧空气参数的变化规律。应用制冷系统仿真模型进行计算,得到制冷量Qe、压缩机功率P、COP、冷凝温度Tc、蒸发温度Te和系统循环制冷剂流量mr,结果分别如7所示。

系蒸发器侧进口空气参数不变假定蒸发器侧进口空气参数不变,分析系统各性能指标随冷凝器侧空气参数的变化规律。同样应用系统稳态模型进行仿真预测,性能曲面如3所示。

经分析得知,第二组性能曲面图的变化趋势存在两种截然相反的分布情形。制冷量和COP两者曲面图的基本形状相同,都是随冷凝器进风温度Tairrin的降低或风量mair的增加,性能曲面呈上升变化趋势。而其余4个指标参数的变化趋势则恰恰制冷量随冷凝器进口空气参数的变化功率随冷凝器进口空气参数的变化0COP随冷凝器进口空气参数的变化1冷凝温度随冷凝器进口空气参数的变化2蒸发温度随冷凝器进口空气参数的变化相反,它们随冷凝器进口空气温度Tairrin的降低或风量mair的增加而逐渐下降。

用前面的方法分析冷凝器侧空气参数对各项性能指标的影响程度。在不同进风温度下,风量从12135m3/h增加至1699m3/h,升幅为40%,制冷量和COP对应的平均增幅分别是:制冷剂流量随冷凝器进口空气参数的变化右;压缩机功率、冷凝温度、蒸发温度和制冷剂流量对应的平均降幅分别是:44%、54%、62%和04%左右。在不同风量下,冷凝器进风温度从40降至30降幅仅为25%,但制冷量和COP对应的平均增幅有明显增加,分别是:92%和23%左右;压缩机功率、冷凝温度、蒸发温度和制冷剂流量对应的平均降幅显著增大,分别为:112%、138%、146%和08%左右。

与**组性能曲面相同,空气进口温度对性能指标的影响力度要大于风量。换言之,性能指标对进风温度的敏感性要强于对风量的敏感性。从升降幅的大小可以看出,受冷凝器侧空气参数影响*大的是COP,其次是蒸发温度,下面依次为冷凝温度、压缩机功率、制冷量,*后是制冷剂流量,它变化极小。

结论通过房间空调器仿真模型模拟制冷系统的实际运行,可预测空调器产品在全工况下的性能指标,并对各指标随换热器侧不同进风量和进风温度的变化规律作定量分析,可得如下结论:(1)当冷凝器侧空气参数保持不变时,随蒸发器进风温度或风量的增加,各项性能参数呈上升变化趋势。蒸发温度受蒸发器侧空气参数的影响程度*大,压缩机功率*小。(2)当蒸发器侧空气参数保持不变时,随冷凝器进风温度的降低和风量的增加,制冷量和COP呈上升变化趋势,而其余性能指标呈下降变化趋势。COP受冷凝器侧空气参数的影响程度*大,制冷剂流量*小。

 
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