热管复合空调机组用模式转换装置研发

论文摘要

在我国城镇化、工业化和信息化的快速建设进程中，出现了大量的需要全年供冷的高发热量空间和具有内区特征的建筑区域。然而，利用常规制冷技术对其供冷，其供冷能耗普遍超高，严重影响着相关行业的节能减排步伐。研究表明，基于热管/蒸气压缩复合制冷技术的热管复合空调机组是实现此类建筑空间有效降温的节能、节材技术装备。然而，用于自然循环和蒸气压缩制冷循环切换的模式转换装置的性能优劣是制约热管复合空调机组成功研发与应用的关键问题之一，直接影响机组的可靠性和节能效果。本文以模拟仿真和实验研究为手段，探索模式转换装置的设计方法，并研发出切换灵敏、安全可靠的产品，具有一定的理论意义和重要的工程应用价值。本文的主要工作如下：（1）根据热管复合空调机组的工作原理和模式转换装置的功能需求，提出了活塞式、滑柱式和改进滑阀式等三种可行的自力式三通阀结构方案，并分析其适用范围。（2）建立活塞式自力式三通阀的热力学和动力学特性的数学模型，并进行实验验证，结果表明：仿真结果与实验结果吻合较好；应用所建模型对压缩机的理论输气量、弹簧弹性系数、配合间隙以及阀芯长度等因素对其切换过程动态特性的影响进行分析，寻找其优化设计参数，由此开发出性能优良的自力式三通阀产品；该研究工作同时为其他类型三通阀的研发提供了方法性的指导。（3）研发出两种不同场合使用的自力式三通阀性能检验装置。应用三通阀性能参数检测装置对研制出的样阀进行实验研究，结果表明：自力式三通阀动作灵敏、转换可靠，密封性好，寿命较长，可安全可靠地服务于复合机组达5年以上；研发出空调厂用质量检验装置，为自力式三通阀采购进货的现场检验提供了有效工具。（4）将研制的阀样用于热管复合空调机组中，在焓差实验室以及基站中的实测结果表明：自力式三通阀能可靠地实现复合机组的模式转换，保证复合机组的节能效果，使得复合机组对于普通基站空调机组全年节能30%~40%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号对照表
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 全年供冷空间及其特点
• 1.2.2 全年供冷空间的空调技术现状
• 1.2.3 热管/蒸气压缩复合制冷技术
• 1.3 复合机组用模式转换装置的要求分析
• 1.3.1 复合机组的切换装置
• 1.3.2 自力式三通阀的性能要求
• 1.4 课题的研究内容与研究意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 第2章 自力式三通阀的原理设计
• 2.1 滑阀式
• 2.1.1 结构形式
• 2.1.2 工作原理
• 2.2 滑块式
• 2.2.1 结构形式
• 2.2.2 工作原理
• 2.3 滑柱式
• 2.3.1 结构形式
• 2.3.2 工作原理
• 2.4 活塞式
• 2.4.1 结构形式
• 2.4.2 工作原理
• 2.5 改进滑阀式
• 2.5.1 结构形式
• 2.5.2 工作原理
• 2.6 适用性分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 自力式三通阀的动力学特性研究
• 3.1 自力式三通阀的数学模型
• 3.1.1 连续性方程
• 3.1.2 泄漏量方程
• 3.1.3 能量方程
• 3.1.4 热力学方程
• 3.1.5 动力学方程
• 3.1.6 数学模型的求解
• 3.2 自力式三通阀的模型验证
• 3.2.1 三通阀性能试验台
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 模型验证
• 3.3 自力式三通阀的动力学特性分析
• 3.3.1 压缩机理论输气量的影响
• 3.3.2 弹簧弹性系数的影响
• 3.3.3 配合间隙的影响
• 3.3.4 阀芯长度的影响
• 3.3.5 最小配合间隙的要求
• 3.4 复合机组中的应用特性
• 3.5 本章小结
• 第4章 自力式三通阀的设计与优化
• 4.1 连接管管径的选择
• 4.2 阀芯结构的确定
• 4.2.1 结构尺寸
• 4.2.2 结构形式
• 4.3 阀体结构的确定
• 4.3.1 结构尺寸
• 4.3.2 结构形式
• 4.4 弹簧的优化设计
• 4.4.1 材料选择
• 4.4.2 结构形式
• 4.4.3 结构参数计算
• 4.4.4 结构参数优化
• 4.5 优化设计结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 自力式三通阀的实验研究与应用
• 5.1 自力式三通阀性能试验装置的研发
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 试验系统设计
• 5.1.3 试验方法
• 5.2 自力式三通阀的实验研究
• 5.2.1 实验对象
• 5.2.2 开启压差实验
• 5.2.3 泄漏量实验
• 5.2.4 寿命实验
• 5.3 自力式三通阀质量检验装置的研发
• 5.3.1 设计思路
• 5.3.2 设计计算
• 5.3.3 操作步骤
• 5.4 实际应用效果检验
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究内容及取得的成果
• 6.2 今后的工作
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果