基于matlab的风冷式翅片管冷凝器的仿真模拟

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1、基于MATLAB的风冷式翅片管冷凝器的仿真模拟孙建新 南晓红（西安建筑科技大学环境市政工程学院 西安 710055）摘要：本文利用分布稳态参数法建立了翅片管换热器的数学模型，并用MATLAB语言编制了关于翅片管冷凝器的仿真程序，通过试验数据验证了程序的可靠性，并利用仿真程序分析不同进口风速和冷凝压力下冷凝换热量的变化情况并分析了不同冷凝压力下过冷区的变化。关键词：翅片管冷凝器 分布参数法 仿真 MATLAB语言 UsingMATLABinModelingandSimulationofFinned-TubeCondenserSunJianxin NanXiaohongAbst

2、ract Distributed-parametermethodisusedtosetupasimulationmodelforafinned-tubecondenser.WiththehelpofMATLABprogrammablelanguage,thestablestatenumericmodelofthefinned-tubeisbuilt.Comparethecalculatedresultswithexperimentedresultsshowthatthemodelisreliableanditcanbeusedanalyzetheperformanceoft

3、hefinned-tubecondenser.Usingthecalculatedresultsanalyzethechangeofheatexchangeinthedifferentvelocityofairandcondensationpressure.Andanalyzethechangeofthelengthofsuper-coolinginthedifferentcondensationpressure. KeywordsFinned-Tubecondenser,Distributed-parametermethod,          simulation,MA

4、TLABprogrammablelanguage1引言近年来我国国民经济飞速发展，制冷空调业也得到了快速发展。然而传统的制冷空调设计往往只按照设计工况一种状态考虑，而在制冷设备的运行中由于外界环境的变化它的运行工况是不断变化的，因此研究非设计工况下制冷系统设备的性能和功耗是非常有必要的。另一方面传统的制冷设备的设计主要依靠反复试验来完成对制冷设备的最优设计，这不仅浪费了大量的人力、物力、财力，还延长了新产品的实际开发周期，而利用计算机仿真则在很大程度上解决了上述问题，具有重要的意义。MATLAB语言是一种用于科学工程计算的高级编程语言，它建立在向量、数组、和矩阵的基础上是国

5、际上公认的优秀的数值仿真软件。与传统的FORTRAN和C语言相比MATLAB语言简洁明了，更易于使用和掌握。另一方面MATLAB具有强大的图形数据处理和可视化功能，可以更为方便的观察仿真过程和结果。查阅相关文献可知，利用MATLAB语言进行制冷装置仿真的并不多见。冷凝器作为制冷(热泵)系统的主要部件，它的性能优劣对整个制冷(热泵)系统有重要影响。本文通过建立关于翅片管冷凝器的稳态分布式参数模型，用MATLAB语言编程仿真模拟了翅片管冷凝器的稳态性能，并分析了影响翅片管冷凝器性能的相关因素。2、数学模型2.1冷凝器结构参数与实验数据来源本文所用实验验证数据来源于丁国良，张春路

6、，《制冷空调装置智能仿真》所列数据。风冷式翅片管冷凝器结构参数为翅片间距2mm，翅片厚度0.14mm，换热管数48，管排数3，管外径9mm，管壁厚度0.35mm,翅片长度400mm,翅片宽度64.95mm。实验用制冷剂为R22。2.2模型简化在制冷(热泵)系统中由压缩机出来的高温高压的制冷剂气体经过冷凝器的冷却至两相区或过冷区。本文的稳态模型基于以下假设：（1）制冷剂在管内作一维逆流流动。（2）只考虑径向热量交换不及轴向热量传递。（3）换热器金属管壁的导热热阻不计。（4）忽略制冷剂在管内的压降。根据上述假设将冷凝器简化如图1所示物理模型 本文介绍的稳态分布参数法采用分区均相

7、建模的方法，是将冷凝器分为过热区、两相区、过冷区三个区来考虑，每个区又按照焓差分为若干个换热单元。在每个微分单元中近似认为制冷剂的温度、焓、干度是线性变化的。取微分单元的进口和出口的平均值作为微分单元的参数计算。能量方程和换热方程如下：制冷剂换热方程：空气侧换热方程：能量守恒方程：       2.3传热系数的确定2.3.1空气侧换热系数的确定：空气侧换热系数采用前苏联戈果林[3]通过大实验总结出的以下准则方程式:其中当量直径；2.3.2制冷剂侧换热系数的确定:制冷剂在单相区时的换热系数由Dittus-Boeler