论文题目: 热泵空调器结霜工况下动态特性的理论与实验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 制冷及低温工程
作者: 王成生
导师: 郭宪民
关键词: 热泵,结霜,数值模拟,实验研究
文献来源: 天津商学院
发表年度: 2005
论文摘要: 热泵空调器具有冷暖两用、节约能源的特点,是一种符合我国能源条件和居民消费水平的空调器。风冷热泵空调器的设计和运行需要面对的一个主要问题是冬季制热运行时在室外换热器表面会出现结霜现象,霜层不仅增加了热阻同时降低了空气流量,严重影响热泵空调器的性能。本文利用数值模拟和实验研究的方法对热泵空调器结霜工况下动态特性进行了分析,探讨了室外换热器结霜对其性能的影响,这对热泵空调器的除霜控制和优化设计具有一重要的意义和实用价值。本文建立了热泵空调器系统的稳态分布参数模型,并在此基础上将热泵空调器室外换热器的结霜视为准动态过程建立了制冷系统的动态分布参数模型。编制了计算程序,用有限差分法对制冷系统在结霜工况下的动态特性进行了数值计算。本文换热器模型采用分相流模型,毛细管模型采用均相流模型,并考虑了“闪点延迟”和“壅塞流”现象的影响,同时在模型中考虑了室外换热器表面结霜引起风量下降及换热器管排布置引起空气进口参数变化的影响。通过对制冷系统动态模型的数值求解,得出了热泵空调器在各种结霜工况下的动态特性及霜层在室外换热器上的分布情况。为了验证数学模型及计算方法的正确性,在焓差法实验台上对一台风冷热泵空调器在结霜工况下的性能进行了实验研究,测量了该空调器在不同室外温度、湿度条件下制热量、性能系数、结霜量随运行时间的变化及室外换热器壁面温度分布,在此基础上分析了进风温、湿度对室外换热器表面结霜量及热泵空调器性能的影响,初步探讨了热泵空调器室外换热器表面的结霜条件,为热泵空调器的除霜控制和优化设计打下了基础。理论计算结果与实验结果的比较表明二者基本相符,证明本文的数学模型及计算方法是可性的。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 研究现状
1.2.1 制冷系统仿真技术的发展
1.2.2 结霜过程的实验研究
1.3 本文所做的主要工作
第二章 热泵空调器系统数学模型的建立
2.1 冷凝器数学模型
2.1.1 管内换热数学模型
2.1.2 管壁换热数学模型
2.1.3 管外侧空气换热数学模型
2.2 蒸发器数学模型
2.2.1 管内制冷剂换热数学模型
2.2.2 管壁换热数学模型
2.2.3 管外侧空气换热数学模型
2.3 毛细管数学模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 毛细管的控制方程
2.3.3 汽化滞后
2.3.4 壅塞流
2.3.5 摩阻系统和粘度计算
2.4 压缩机的数学模型
2.4.1 涡旋压缩机性能拟合
2.4.2 涡旋压缩机性能拟合
2.4.3 压缩机出口温度的计算及质量流量的修正
第三章 热泵空调器在结霜工况下系统模型的数值计算
3.1 系统稳态模型的数值计算
3.1.1 冷凝器的数值计算方法
3.1.2 毛细管的计算方法
3.2 热泵空调器仿真算法设计
3.2.1 部件模型
3.2.2 迭代判据的确定
3.2.3 迭代变量的选择
3.2.4 算法流程
3.3 结霜工况下系统动态数学模型的求解
3.3.1 结霜后室外换热器（蒸发器）进口风速变化
3.3.2 结霜工况下准动态的数值计算
3.4 数值计算结果及分析
3.4.1 数值模拟结果及分析
3.4.2 结霜工况下动态仿真结果及分析
第四章 热泵空调器结霜工况下动态性能实验研究
4.1 实验装置及测试仪器
4.1.1 焓差室
4.1.2 热泵样机
4.1.3 测量系统
4.2 实验工况
4.3 实验数据的处理
第五章 实验结果及分析
5.1 名义制冷工况稳态特性
5.2 名义制热工况稳态特性
5.3 结霜工况热泵空调器的动态特性
5.3.1 A 工况下热泵空调器的动态特性
5.3.2 进风温度对结霜量的影响
5.3.3 相对湿度对结霜量的影响
5.3.4 结霜判据及结霜区域的探讨
5.4 误差分析
第六章 结论
6.1 结论
6.2 今后的工作方向
主要符号表
附录一 系统各主要部件结构参数
附录二 制冷剂状态方程及相关推导
硕士期间发表论文情况
致谢
发布时间: 2008-08-11
参考文献
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