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1、年第期低温工程】总第期空气制冷机非稳态降温特性研究‘夏葵姚艳霞杨金焕王可陈纯正西安交通大学制冷与低温研究所西安以摘,要以逆布雷顿回冷循环为实验流程对实验工况下的空气制冷机非稳态。,降温特性进行了实验研究建立了回冷空气制冷机非稳态数学模型经与实验结果对比,验证。以后小型空气制冷了所建数学模型的合理性及实用性研究结果为机系。统的开发和应用莫定了良好的基础主题词空气制冷机非稳态降温特性模拟实验分析前言,,已逐步禁止使用。近年来由于氟里昂制冷剂对大气臭氧层有污染空气制冷机因其制,,,、冷工质是空气不存在环境污染问题再加上近几十年来透平膨
2、胀机高效率的紧凑式换热器、静动压气体轴承的出现和发展,使得在某些普冷温度范围内重新采用空气制冷机的条,一“。件逐渐成熟并被认为是低于制取冷量的一个很有发展前途的方法,,正是在这种前提背景下为了深人了解空气制冷机非稳态降温特性本文以逆布雷顿开式回冷循环为实验流程,对空气制冷机的热力性能进行了实验研究与数值模拟。空气制冷机原理,、、空气制冷机主要利用膨胀机膨胀做功制取冷量基本循环包括等嫡压缩等压冷却等。嫡膨胀和等压吸热四个过程根据系统是否采用回冷热交换器可将空气制冷循环分为两类。无回冷空气制冷循环和回冷空气制冷循环图给出了回冷空气制
3、冷循环的流程图和。,‘一一一,一一‘,一’一一一一一一图为理论回冷循环为实际回冷循环空气制冷机数学模型的建立,空气制冷系统是以规定时间内使低温室达到规定的温度为其首要工作前提工作过程主。,,要为非稳态的降温过程由于空气压缩机在系统降温过程中处于稳定工况故不对其建模、,只对处于非稳态的部件透平膨胀机回冷热交换器及低温室建立模型并考虑到管道的温、,。度压力变化对整个系统采用序贯模块法进行空气制冷机非稳态降温过程的模拟‘仪肠资助。夏葵,,岁,硕。高等学校博士学科点专项科研基金项目号女士生修改稿。于年月日收到©1994-2008Chin
4、aAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net低温工程年后冷却器。图、流程图图回冷空气制冷机原理图透平膨胀机数学模型采用一元流动理论,假定透平膨胀机内流动为一维、稳定、粘性流体的绝热流动,工质,、、,的物性包括烩值动力粘度比容等均随压力与温度变化而变化不计透平膨胀机的漏热、。,损失不均匀进气损失等根据透平膨胀机流道中各参数之间的相互关系在已知其结构尺、,,寸进口参数的情况下进行递推求解并反复迭代求出其出口参数对其性能进
5、行理论预。测板翅式回冷热交换器数学模型回冷热交换器数学模型的建立、、,本文实验系统采用了两股流逆流单叠布置的板翅式换热器采用效率传热单元。—数法对板翅式回冷热交换器建立数学模型换热器的传热量按传热方程可表示为一口卿按,两种流体的温度变化传热量可表示为一二,一味二二一二二一口味由式、和换热器的最大换热量口得换热器的效率,,一。。一卫冷一动“一罗一一,,在本实验系统的换热器中冷热流体的水当量可认为相等在引人无因次量传热单元数,后换热器的效率还可表示为生认烹泞一一’十上,,述式中一传热系数一传热面积九一平均传热温差一热冷气体水当量,,
6、口,口。兀热气体进出温度冷气体进出温度回冷热交换器数学模型的求解假设一个流体的出口温度,按热平衡方程求出另一个流体的出口温度,从而算出传©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期空气制冷机非稳态降温特性研究。热系数。。算出传热单元数刀飞了和换热器效率口,二。计算求解热冷流体的出温度将算得的冷热气体出口温度代人步骤,进行迭代,直到算得的冷热气体温度与上。次计算值在误差范围内,低温室数学
7、模型本文采用控制容积法和非稳态导热方法建立数学模型将低温室箱体保温层简化为一个,。无限大平板的一维导热问题并建立三维非稳态导热的低温室内热负荷模型低温室箱体保温层模型的建立刁,、刁七一一几一一气犷,代万万一一又感苏百不一劣‘初始条件,感簇占边界条件旦里鱼上些二二。,‘吸、了、找八︸、尹产、、一八,口刁,二二,占一日踢」。式中一保温层外表面对流换热系数一环境温度一保温层材料密度一保温层材料比热容几一一低温室内壁下同下标。保温层材料导热系数下标控制容积低温室内热负荷模型的建立。。、立十鱼逻号男过红粤赞塑熟迎户纽铃列口‘一口万一口之,
8、,·,一、,二、、二,感落管初始条件,,,、功到一,感共,鉴、簇名燕百,,边界条件因为对称分布对于,几刁,下,,毛鉴,之落丝刁衍浏刁,下,,蕊一,毛刁鉴与室壁紧贴的边界巧耐,,,,、一,名一切续毛与空气接触的边界©1994-2008ChinaAcademicJo
