资源描述：
《家电行业--制冷空调中的计算机仿真与控制 .ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第5章 制冷空调中的计算机仿真与控制第一节制冷空调中的计算机仿真第二节 制冷空调计算机控制系统的组成5.1.1仿真技术简介仿真用一个能代表所研究对象的模型去完成的某种实验,以前常称为模拟。按照模型性质不同物理仿真计算机仿真物理仿真用一个与实际系统物理本质相同的模型去完成实验。计算机仿真用数学形式表达实际系统的运动规律，数学形式通常是一组微分方程或差分方程，然后用计算机来解这些方程。在计算机仿真研究的过程中，一般要经过这样四个步骤(1)写出实际系统的数学模型。(2)将它转变成能在计算机上进行运转的数学模型(3)编出仿真程序(4)对仿真模型进行修改、
2、校验仿真系统有无实物介入实时仿真系统非实时仿真系统仿真计算机类型不同用模拟计算机组成的仿真系统用数字计算机组成的数字仿真系统用混合模拟机组成的或用数字－模拟混合计算机组成的混合仿真系统微型机阵列组成的全数字式仿真系统5.1.2简单对象的建模在制冷空调装置仿真中，有些部分在一定假设下，可用一阶微分方程近似描述。下面举例说明。例5-1货物冷却对于货物送入冷藏箱中进行冷却，如图5-1所示。设冷藏箱中空气温度为；设货物的温度为，质量为M，定容比热为C，与空气传热面积为F，货物与空气的当量传热系统为K。货物的蓄热量U为(5-1)传给货物的热量应等于货物蓄热
3、量的变化(5-2)将式(5-1)代入(5-2)并整理得(5-3)上式即是包含对t求导的一阶微分方程。反映了一定条件下，货物随冷藏室内空气温度的变化规律用一阶微分方程描述的只能是非常简单与理想化的对象，在制冷空调装置仿真中，如果考虑稍多一些影响参数的话，则必须采用更高阶的方程。例5-2变空气温度下的货物冷却仍然是货物送入冷藏箱中进行冷却的过程计算。与例5-1不同的是，空气温度是变化的，而送入箱内的热量是一定的,设为Q。设冷藏箱中空气温度为，质量为Ma，定容比热为;设货物的温度为，质量为M，定容比热为C，与空气传热面积为F，货物与空气的当量传热系统为
4、K。货物送入冷藏箱中进行冷却，箱体结构为绝热。空气的蓄热量U为货物的蓄热量U为传给货物的热量应等于货物蓄热量的变化传给空气的热量与传给货物的热量之和为总热量Q由式（5-6）得(5-4)(5-5)(5-6)(5-7)(5-8)将(5-8)代入(5-7)得，（5-9）上面的二阶常微分方程描述了冷藏箱内货物的冷却过程。如果考虑空气与箱体结构的传热，而把箱体结构作为一阶惯性环节，则得到的式子为三阶微分方程。如果对于厚的货物，需要考虑表层与内部温度变化的不一致，则所得到的方程阶数还要高。一般地，描述系统的高阶微分方程可统一用如下形式(5-10)对于一般的微
5、分方程，难以直接求得分析解，一般采用数值求解方法。对于精度要求较低而速度要求较高的场合，可以采用欧拉法、梯形法；如果精度要求较高，则四阶龙格库塔法是常用的求解方法。最常见的制冷装置如家用冰箱、家用空调器等均采用单级蒸气压缩制冷循环5.1.3单级压缩蒸气制冷理论循环的计算机分析对于单级蒸气压缩制冷理论循环的计算机分析是一种非常简化的制冷循环模拟，可以作为实际制冷装置模拟的基础。图5-3示出了单级蒸气压缩制冷循环的lgp–h图。查表可以计算出所要求的各个量，但每次计算都比较复杂。用计算机计算虽然编程需要花时间，但以后每次计算特别快，这对于工况等参数改
6、变时的分析特别能体现出其优势。假定输入参数为4个：蒸发温度Te，冷凝温度Tc，压缩机吸气过热度Te，冷凝器过冷度Tc。按理论循环的假设条件，蒸发温度和冷凝温度均为定值，系统的流动阻力忽略不计。压缩过程为等熵过程，节流过程为等焓过程。循环的制冷量(5-11)单位容积制冷量(5-12)单位理论热负荷(5-13)制冷系数(5-14)图5-4为计算单级蒸气压缩制冷循环性能的程序框图。由Te求peT1=Te+Te,p1=pe由T1,p1求v1,s1,h1由Tc求pcp2=pc，s2=s1由p2,s2求T2,h2T4=Tc-Tc,p4=pc由T4,p
7、4求h4求q0,qv,qk,w0,结束给Te,Tc,Te,Tc赋值上述程序的用途因为该种计算中只需要知道制冷工质的热力性质，与工质的传输性质以及具体的装置结构均无关所以可以方便地求出当蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气过热度、冷凝器过冷度变化时，理论制冷循环性能的变化现经常被用来比较不同工质的性能使用上述方法存在的问题因为对于一般的制冷装置来讲，当蒸发温度、冷凝温度变化时，其压缩机吸气过热度、冷凝器过冷度也会变化，定值假定是不符合实际情况的。所以上面分析过程没有牵涉到外界环境对于实际装置的影响方法虽然简单，但同实际装置性能之间是有差距，不能预测
8、外界环境变化时制冷装置的性能变化。5.1.4单级压缩蒸气制冷装置的计算机模拟5.1.4.1部件模型在计算机模拟时，并不能任意指定状态，如
