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1、第51卷第9期2006年5月评述制冷空调装置的计算机仿真技术丁国良(上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200030.E-mail:glding@sjtu.edu.cn)摘要制冷空调装置的计算机仿真技术已广泛应用于产品的性能预测与优化设计.本文概述了制冷空调装置计算机仿真技术的发展历史,总结了蒸发器冷凝器压缩机毛细管围护结构等部件模型,以及制冷剂物性的计算方法,并介绍了基于模型的制冷空调装置智能仿真技术,以及基于图论的制冷空调装置仿真技术,最后指出了制冷空调装置仿真技术的发展方向.关键词制冷空调仿真模型计
2、算机随着人们生活水平的提高,制冷空调装置的生真技术大量地应用到制冷装置的CFCs替代研究[14~20]产和应用得到了快速发展.中国也是制冷空调产品中.从20世纪90年代末以来,制冷装置的仿真[21~24][25]的生产与使用大国,单是空调器,年产量即达到全世中引入了人工智能技术以及图论技术,进一界总产量的三分之二,其夏季使用的耗电量在很多步丰富了制冷空调装置的仿真方法.城市超过总用电的40%.因此制冷空调装置的设计本文中将对于制冷空调装置仿真发展的研究现效率与产品性能的改进是摆在国际制冷空调界的一状进行概述
3、,并指出今后的发展趋势.项重要课题,而采用计算机仿真技术是实现这一目1制冷系统主要部件的数学模型[1~3]标的重要手段.实现制冷功能的最基本循环系统我们称之为制传统的制冷空调装置设计中是先定下产品的性冷系统,其中最主要的是4大件,即压缩机蒸发器能目标,然后推断其工作状况,最后确定产品的结构.冷凝器和节流元件.其中蒸发器和冷凝器可以统称这一过程目标很明确,容易被广大工程技术人员理为换热器.节流元件可以为膨胀阀毛细管节流短解.但由于没有一套完整描述整个系统特性的模型,管等多种形式.由于批量最大的小型制冷装置均采
4、计算过程与实际可能会有比较大的偏离.因此很多用毛细管,而且对于毛细管的建模也最为复杂,研究制冷产品设计中,往往需要制作大量的样机进行实也最多,因此本文中以毛细管作为节流元件的代表验,即通过在这种最接近批量生产的实际产品的模来进行模型介绍.型上进行物理仿真,弥补设计的不足,但需要花费相1.1压缩机模型当多的时间与费用.而计算机仿真是定产品结构参压缩机是整个系统的动力源.压缩机既有传热数后检测性能的过程.通过仿真,可以知道多项性能,传质,又有复杂的机械动作过程.压缩机的型式不同,从而对所确定的结构参数是否合理作
5、出较好的评价.这些过程也不同,因而需要建立不同的数学模为了寻求一组合理的结构参数,需要作不断的调整,[26,27]型.对系统仿真而言,研究者关心的是压缩机的不断的仿真,这是优化过程,可以通过配置优化程序热力性能,相关的参数主要是输气量输入功率和排完成,或者直接根据经验与要求,由操作者来完成.气温度.以此为目的,可根据仿真的实际需要,进行为了能较快地寻到一组较好的结果,希望初始的结相应的简化建模.以制冷系统仿真为目的压缩机模构参数尽量要好,用常规设计的方法确定初始参数型,主要包括以下几类:是一种比较好的方法.
6、()全动态模型.压缩机的实际工作特性是动20世纪70年代末80年代初,基于计算机平台的态的,从理论上讲,考虑压缩机中各个部件的动态特制冷空调装置仿真技术开始兴起.其中,Dhar和[4][5]性的模型才能准确描述压缩机的特性.特别是对于Soedel,Chi和Didion的仿真研究是公认的早期的活塞式压缩机来讲,其转子每一转中流量均是变化代表性研究工作.20世纪80年代的各类制冷学术会的,因此即使是制冷系统长期工作在一个稳定的工议与学术刊物中,发表了大量的制冷装置的建模仿[5~13]况下,压缩机也是呈现动态特性
7、.因此一些制冷系统真论文.从20世纪80年代末90年代初以来,仿998www.scichina.com评述第51卷第9期2006年5月[36~41][42]的研究者,在进行制冷系统的动态模拟时,自然会研究集中到R134a,R152a等纯工质,以及[5][43~46]想到使用这类全动态的模型.但是这类模型比较R410A和R407C等混合工质.复杂,如果用到系统仿真时,不见得对于系统仿真()绝热与非绝热毛细管.制冷剂在毛细管中的精度提高有多大的贡献,但却会严重影响系统的的流动速度较快,制冷剂流过毛细管的时间在0
8、.01s仿真速度,因此除非是用于压缩机本身的特性仿真的数量级.由于毛细管直径细,外部的热交换面积不与优化设计,在制冷系统的仿真中,不宜采用这类大.当毛细管外部被绝热材料包裹时,可以认为是绝压缩机模型.热的.如果毛细管直接暴露于空气中,就象大部分的()全稳态模型.这类模型实际上就是一般教房间空调器那样,由于外部是自然对流,换热系数不[1]材中介绍的压缩机热力计算.只要确定了压缩过程大,此时也可以当作绝热处理.对于绝
