干式蒸发器动态集中参数模型研究

《干式蒸发器动态集中参数模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、干式蒸发器动态集中参数模型研究河北工程学院城建系毕文峰李琼张子平摘要：建立了基于集中参数的空调蒸发器模型，主要考虑了开、停机阶段的动态特性。关键词：集中参数蒸发器动态特性1前言整个制冷装置均是在动态下工作，纯粹的稳态工况是不存在的。到目前为止，对制冷系统所建立的理论模型中大部分是基于稳态工况下做出的。为对制冷系统进行最佳匹配及最优控制等，需建立系统的动态数学模型。现有的蒸发器模型可分为稳态和动态两大类，按模型的集中程度，动态模型可分为集中参数模型集中、分布参数模型和分区模型等。蒸发器的动态特性主要反映在装置开、停机过程中。对于空调器的蒸发器，开机过程中从池状两相饱和态变化

2、到气液两相和过热气体前后相继的流动状态，在停机过程中又恢复到原先的状态。开机时，蒸发器内的压力迅速下降而造成制冷剂的蒸发，最终与被压缩机抽出的制冷剂流量相近时，整个制冷装置减趋稳定。2模型建立2.1建模假设蒸发器的建模因其复杂性，历来是制冷空调装置建模中的重点和难点。相应的模型繁简程度千差万别。拟采用分区集中参数模型，本文的建模假设如下：（1）管内制冷剂和管外空气均作一维流动，且为逆流形态；（2）忽略管壁热阻；（3）忽略轴向导热；（4）忽略制冷剂侧压降，不考虑结霜现象；2.2制冷剂侧开机动态模型如前所述，忽略制冷剂侧流动压降，即不用考虑动量方程。考虑蒸发器初始阶段为两相过

3、热状态。开机过程中蒸发器内制冷剂状态变化的真实过程很复杂，模型建立应该考虑保证状态变化连续性，从模型机理上保证计算的合理性和稳定性。本文考虑蒸发器开机模型分为四个阶段，如图1所示。池状沸腾流阶段共存状态中间过程阶段正常沸腾流阶段图1制冷剂侧开机过程在初始状态，蒸发器内的制冷剂以池状沸腾流动为主；当从节流装置流入的制冷剂干度低于蒸发器内的制冷剂平均干度时，蒸发器内的制冷剂进入池状沸腾和正常沸腾流动共存的状态；随着池状沸腾流动区域逐渐缩小和干涸，制冷剂流动就过渡到了完全的正常沸腾流动阶段。作者简介：毕文峰（1980-）男，山西高平人，在读硕士研究生，建筑环境与设备工程专业河北

4、工程学院238信箱邮编：056038E-mail：bwf3163490@sohu.comTel：03103163707-96-2.2.1池状沸腾流模型假定m是进口流量和压缩机流量的某一平均值。e,odMe连续性方程：=m-m（1）e,ie,odtdTw管壁温度方程：CM=aA(T-T)-aA(T-T)（2）wrwooawiiwedt对流换热方程：Q=aA(T-T)（3）ewe式中，T为管外空气侧平均温度，T为管壁平均温度，T为管内制冷剂平均温度，aawei为管内侧的平均换热系数，a为管外侧的平均换热系数，A为管内侧换热面积，A为管oio外侧换热面积。2.2.2正常沸腾流和

5、池状沸腾流共存模型正常沸腾流区的出口干度就是池状沸腾流区的干度，在此条件下按管壁温度方程和流动换热方程Q=m(h-h)=aA(T-T)（4）pe,iewe可解出正常沸腾流区的长度L，进一步容易确定该区状态。剩下的池状沸腾流区按池状TP1沸腾流模型的思路求解。2.2.3正常沸腾流模型假定出口干度为1，按管壁温度方程（2）和流动换热方程（4）可求得两相区长度L，TP当L³L时，整个蒸发器都处在两相区，修正出口干度直到L=L；当L

6、方程(1)反演求得。'Q=m(h-h)=aA(T-T)（5）e,owSHT-T(0)e,oeT=T-（6）SHaæ(0)öT-Tlnçae÷çT(0)-T÷èae,oødTwCM=aA(T-T)-aA(T-T)（7）wpwooawiiwSHdt2.3空气侧模型由于流经蒸发器的空气流程一般较短，且蒸发器管排在结构设计上保持了一种均匀换热的趋势，所以整个空气流程的参数分布可采用零阶近似或一阶近似。对应零阶近似的就是单节点集中参数模型，而对应一阶近似的就是分段线性模型。对于普通的家用空调器而言，单节点模型与分段线性模型计算结果的重合性非常好，且计算量小，更适合实际要求。单节点模

7、型视蒸发器的整个空气侧为一个节点，采用焓模型以统一处理干、湿两种工况。换热能量方程：-97-m(h-h)=axlA(t-t)（8）aiooteaw式中，m为空气质流率，h和h分别为空气进、出口焓值，a为管外侧换热系数，xaioo为空气析湿系数，l为换热管总长，A为单位管长有效换热面积，t和t分别为空气和管teaw壁的平均温度。ìda-dwda>dwï1+2460x=íta-tw（9）ïî1da£dw式中，t和d分别为空气平均温度和平均含湿量，t和d分别为换热管周围饱和空气aaww层的温度和含湿量。空气的平均状态可用平均焓h和平