制冷压缩机制冷量测控系统的若干理论问题与实践

制冷压缩机制冷量测控系统的若干理论问题与实践

论文摘要

本论文完成的博士研究项目——“制冷压缩机制冷量测控系统的若干理论问题与实践”来源于浙江省自然科学基金(501080)和浙江省重点科研攻关项目(2004C21045)。 本论文主要研究小型制冷压缩机制冷量测控系统中所面临的理论和技术问题。通过研究制冷循环过程内部的传热、传质变化过程,以动态、分布参数的观点,以截面微元为研究对象,建立制冷循环各组件的传热环节链的微元模型和制冷循环工作点附近的关键工况之间的关系控制模型:以研究、选择空泡系数模型为突破口,研究制冷剂充灌量的确定;提出利用Random函数研究适用硬件系统的控制方法和技术;修正小型制冷压缩机制冷量测量原则和规范和指出影响测量稳定性的因素。最后本文提供小型制冷压缩机制冷量测试的整体构架。 论文第一章掌握和总结大量关于小型制冷压缩机制冷量测控系统的技术和理论资料基础上,对该系统的技术和理论现状、发展趋势进行了分类与梳理,并着重论述了所涉及的国际、欧洲和我国标准的异同,指出我国国标应修正的概念与定义和应特别关灌的要求与规范事项。提出了本文的创新点。 论文第二章提出了小型制冷压缩机制冷量测控系统的整体构架和冷凝器、量热器、控制硬件等关键部件的技术要求和设计要点。 论文第三章首先论述了热力学模型的动态与静态、分布与集中之间的辨证关系和热力学模型建立的基本方法。然后根据传热、传质的变化过程,建立制冷压缩机、冷凝器、过冷器、膨胀阀和量热器等组件的各传热环节的数学模型,模型形式根据应用要求和具体工作状态采用动态分布、集中参数和均相模型,对制冷循环的传热传质进行了机理研究。 论文第四章研究制冷压缩机制冷量测控系统制冷循环系统中,关键工况之间在工作点附近的关系模型。在第三章研究基础上,研究提出了决定制冷系统品质的冷凝压力、过冷温度、蒸发压力和吸气温度等工况的数学模型,提出了稳定工作点附近的工况关联框图,并指出蒸发压力对系统的影响最大,冷凝压力和蒸发压力之间有强烈耦合关系,给出了定量估计。 论文第五章进行了模型简化和仿真,并在制冷量测试台架上进行了实验验证,验证了关键工况模型的基本正确,同时实验提供和绘制了工况之间互相影响的关系曲线,为高精度的工况控制提供了非常宝贵的数据和资料。 论文第六章对我国制冷量测量不统一的现象进行了分析,指出了两个常常被忽略的影响因素一系统冷冻油的含量和吸气管的选用,并给出了定量分析。 论文第七章针对为避免电源波形畸变而采用的开关性执行器件,提出了D/P转换的概念,在此基础上提出了基于random函数的概率调节技术。给出了调节响应速度和稳念误差的手段,并进行了仿真验证。提供了用于控制制冷量测试系

论文目录

  • 符号表
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 全封闭压缩机制冷量的测试原理和技术概述
  • 1.2.1 全封闭压缩机制冷量测试的基本原理和方法
  • 1.2.2 有关制冷量测试的国内外标准
  • 1.2.3 全封闭压缩机制冷量测试的技术手段
  • 1.3 有关制冷系统理论分析的国内外现状及发展趋势
  • 1.4 本文的创新点
  • 第二章 全封闭压缩机制冷量测试系统的基本构成
  • 2.1 被测制冷系统的框架性构成
  • 2.1.1 热负荷分析和匹配
  • 2.1.2 被测制冷系统的特点
  • 2.2 测控系统的框架性构成
  • 第三章 制冷系统组件的动态特性分析
  • 3.1 制冷系统中动态分布模型和静态集中模型的关系
  • 3.1.1 动态模型和静态模型的关系
  • 3.1.2 分布参数模型和集中参数模型的关系
  • 3.1.3 建模目的、用途不同,数学模型类型不同
  • 3.1.4 建立数学模型的基本方法
  • 3.2 制冷系统各组件动态特性分析
  • 3.2.1 全封闭活塞式压缩机数学模型
  • 3.2.1.1 全封闭活塞式压缩机基本分析
  • 3.2.1.2 开式压缩机模型
  • 3.2.1.3 换热环节模型
  • 3.2.1.4 汽缸壁建模
  • 3.2.1.5 对电机、机壳和润滑油建模
  • 3.3 冷凝器数学模型
  • 3.3.1 冷凝器的基本分析
  • 3.3.2 制冷工质建模
  • 3.3.3 流道壁建模
  • 3.3.4 冷凝介质建模
  • 3.4 过冷器数学模型
  • 3.5 节流阀数学模型
  • 3.6 量热器数学模型
  • 3.6.1 量热器的基本分析
  • 3.6.2 制冷工质建模
  • 3.6.3 流道壁建模
  • 3.6.4 第二制冷剂建模
  • 第四章 制冷系统稳定过程数学分析
  • 4.1 制冷量测定的瓶颈和制冷系统变量结构图
  • c的数学分析'>4.2 冷凝压力Pc的数学分析
  • v和Pc的关系'>4.2.1 工质质量流量(?)v和Pc的关系
  • cm和Pc的关系'>4.2.2 冷凝介质Pcm和Pc的关系
  • c和Pcm的关系'>4.2.3 冷凝器内的加热功率Wc和Pcm的关系
  • 4.3 过冷温度Tu的数学分析
  • c、mv、Pum的关系'>4.3.1 Tu和Pc、mv、Pum的关系
  • um和过冷器内加热功率Wu的关系'>4.3.2 Pum和过冷器内加热功率Wu的关系
  • e的数学分析'>4.4 蒸发压力Pe的数学分析
  • s的数学分析'>4.5 吸气温度Ts的数学分析
  • s和P2、mv的关系'>4.5.1 Ts和P2、mv的关系
  • 2和量热器内加热功率We的关系'>4.5.2 P2和量热器内加热功率We的关系
  • 4.6 制冷系统稳定过程的变量关联性
  • 第五章 模型的仿真和实验
  • 5.1 模型的一般简化方法
  • 5.2 仿真
  • 5.2.1 弱相关环节的简化
  • 5.1.2 模型的阶降
  • 5.3 实验方法和结果
  • 5.3.1 冷凝器实验
  • 5.3.2 过冷器实验
  • 5.2.3 量热器实验
  • 5.2.4 膨胀阀实验
  • 第六章 压缩机制冷量测量的误差分析
  • 6.1 被测制冷试验系统的压力、温度变化对制冷量的影响
  • 6.2 被测制冷试验系统内含油率对制冷量的影响
  • 第七章 压缩机制冷量测试系统工况控制策略的研究
  • 7.1 测控系统的物理条件和控制目标
  • 7.1.1 测控系统的物理条件
  • 7.1.2 测控系统的控制目标
  • 7.2 控制策略的选择
  • 7.2.1 实施控制策略的基础
  • 7.3 概率控制算法
  • 7.4 前馈-反馈控制
  • 7.5 专家控制系统
  • 7.5.1 专家系统的特点
  • 7.5.2 专家系统控制器
  • 第八章 制冷量快速合格评价的理论基础及实现
  • 8.1 制冷量快速合格评价的热动力学分析
  • 8.1.1 制冷量快速评价的研究线路
  • 8.1.2 制冷量动态过程构成要素的热动力学分析
  • d和压缩结束温度T2的关系'>8.1.2.1 排气温度Td和压缩结束温度T2的关系
  • 8.1.2.2 制冷压缩机压缩的相关理论
  • d和排气端测量点温度Tds的关系'>8.1.2.3 排气温度Td和排气端测量点温度Tds的关系
  • s和吸气端测量点温度Tss的关系'>8.1.2.4 吸气温度Ts和吸气端测量点温度Tss的关系
  • f的确定'>8.1.2.5 制冷剂流量mf的确定
  • 8.2 制冷量快速合格评价的实验论证
  • 8.2.1 制冷量快速评价的实验体系
  • 8.2.1.1 实验系统构成
  • 8.2.1.2 实验论证方法和过程
  • 第九章 空泡系数与制冷剂充灌量研究
  • 9.1 空泡系数的研究
  • 9.2 制冷剂充灌量研究
  • 9.2.1 根据具体要求选择合适的空泡系数模型
  • 9.2.2 制冷剂充灌量的计算
  • 第十章 结论与展望
  • 10.1 主要的研究结论和系统实现的指标
  • 10.1.1 主要的研究结论
  • 10.1.2 系统实现的指标
  • 10.2 本研究项目展望
  • 10.2.1 制冷系统建模和制冷工程CAD
  • 10.2.2 制冷系统中的控制理论与技术和自控元件的研究
  • 参考文献
  • 博士生期间从事的科研项目、发表的学术论文和科技成果
  • 致谢
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