中央空调系统设计

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1、电冰箱的自动控制设计摘要我国是一个人均能源相对贫乏的国家，人均能源占有量不足世界水平的一半，随着我国经济的快速发展，我国已成为世界第二耗能大国，但能源使用效率普通偏低,造成电能浪费现象十分严重。中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。此次设计的中央空调系统是一种集中处理空调负荷的空调系统形式，它由集中的制冷机组产生冷/热量，并利用适当的介质把冷/热量输送到需要消除冷/热负荷的空间，从而实现空气调节的目的。由于它采用的是集中处理空调负荷的形式，

2、因此，相对于分散处理空调负荷的分散式空调系统而言，中央空调系统的能效比较高，从制冷循环的角度来看是一种节能运行的空调型式。第一章中央空调制冷原理制冷系统由4个基本部分即压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器组成。由铜管将四大件按一定顺序连接成一个封闭系统，系统内充注一定量的制冷剂。一般的空调用制冷剂为氟里昂，以往通常采用的是R22，现在有些空调的氟里昂已经采用新型的环保型制冷剂R407。以上是蒸汽压缩制冷系统。以制冷为例，压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体压缩成高温高压的氟里昂气体，然后流经热力膨胀阀

3、（毛细管），节流成低温低压的氟里昂起液两相物体，然后低温低压的氟里昂液体在蒸发器中吸收来自室内空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机吸人。室内空气经过蒸发器后，释放了热量，空气温度下降。如此压缩-----冷凝----节流----蒸发反复循环，制冷剂不断带走室内空气的热量，从而降低了房间的温度。其工作原理图如下所示。17电冰箱的自动控制设计图1.1第二章系统的部件选择2.1温控器的数学模型热力系统的数学模型。图2.4是一个电加热热水器的示意图。我们现在来建立热水器出口水温受

4、加热器加热量影响的微分方程，为了使问题简化，假设没有热量向周围环境散失，加热器容器中的温度是均匀的，都具有和出口温度相同的温度。设加热器出口水温相对于稳定状态下的增量为  ，为热水器中水的质量 ，为水的比热容，为电加热器传输给水的热流量的增量，为水的流量，根据热量平衡关系整理后为             (2.8)若要考虑水入口温度的影响，设入口水温的变化量为 ，则有          (2.9)若要考虑更多的因素，微分方程将变得更加复杂。17电冰箱的自动控制设计图2.1冷却器2.2热电偶的传递函数计

5、算热电偶温度计的传递函数。图3是用热电偶测量流体温度的示意图。设被测介质温度为，热电偶输出电势为E，热电偶温度为,R为被测介质与热电偶间的放热热阻,C为热电偶的热容量，为热电偶的比例系数。热电偶的热电势为被测介质流向热电偶的热流量热电偶接点温度可以得到微分方程             (2.19)按传递函数的定义写成规范形式                (2.20)式中，T=RC，称为热电偶的时间常数，为热电偶的放大系数。  17电冰箱的自动控制设计2.3控制系统的传递函数及方框图通过对数据的分析及

6、计算得出系统的传递函数为17电冰箱的自动控制设计第三章系统的时域分析3.1系统的稳定性分析已知系统的特征方程为 用劳斯判据分析系统的稳定性如下　　             1                  12             10             6                  15              2                                   2显然，劳斯表第一列系数符号相同，故系统是稳定的。3.1.2系统的动态性能指标K=1.72,T

7、=0.5s时，系统的单位阶跃响应表达式及动态性能指标及。系统的闭环传递函数为      上式中17电冰箱的自动控制设计   系统的单位阶跃响应为   s ss(2%误差）s(5%误差）3.2控制系统的稳态误差积分环节对稳态误差的影响式（3.1）中的开环传递函数可以表示为17电冰箱的自动控制设计              (3.1)式中K表示系统的开环放大系数。N表示开环传递函数所包含的积分环节数。在分析控制系统的稳态误差时，我们根据系统开环传递函数所含的积分环节数来对系统进行分类。若N=0，即控制系统

8、开环传递函数不含积分环节，称为0型系统。若N=I,则称为I型系统。N=Ⅱ,称为Ⅱ型系统。现在，我们来讨论不同类型的控制系统在典型输入信号作用下的稳态误差。1. 单位阶跃函数输入下的稳态误差单位阶跃函数输入下系统的稳态误差为                               (3.2)如果我们定义         (3.3)式中称为位置误差系数，则单位阶跃输入下系统的稳态误差为       (3.4)对于0型系统          (3.5)17