虚拟制冷实验平台与数值实验

论文题目: 虚拟制冷实验平台与数值实验

论文类型: 硕士论文

论文专业: 制冷与低温工程

作者: 姚哲卿

导师: 袁竹林

关键词: 压缩式制冷系统,数值模拟,虚拟实验室,适时动态特性,分布参数模型,系统性能

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 制冷空调装置不仅与人们日常生活密切相关,而且也是影响国家在能源利用方面政策的主要因素之一。所以如何利用现代计算机科学技术,在较短的周期和较低的成本下,设计和生产出性能优良的制冷空调装置,近些年来一直是制冷空调技术领域的研究人员所探讨的热点。目前,国内外对制冷系统稳态特性的研究已较为成熟,但对动态特性的研究还存在准确性和通用性不能同时提高的矛盾。本文以压缩式制冷系统为研究物理模型,建立了虚拟数值实验平台,此平台包括系统实验装置、控制台系统、测试系统(部件测试和系统测试)、数值模拟结果在线显示以及提交实验报告等几部分;在所建立的数值模拟平台上进行了动态的数值实验,对压缩式制冷四大部件分别进行了测试,通过测试,对冷凝器和蒸发器的动态特性进行了较为深入的分析和研究,对压缩机、膨胀阀模型中的特性参数进行了修正,分别得出了它们的特性曲线。本文还通过各部件模型的数值实验结果与实际实验结果的对比进一步验证了部件模型的准确性和可靠性;在上述部件模型研究的基础上建立了虚拟制冷系统实验平台,并对系统进行了数值实验,对系统启动过程的相关动态特性进行了理论上的探讨与研究。借助此虚拟实验平台,较为详尽地分析了一些结构参数和运行参数对整个系统性能(制冷量、压缩机耗功和能效比COP)的影响情况。本文对制冷系统中的换热器(蒸发器和冷凝器)提出了分区、分流型的适时动态分布参数模型,模型建立过程中考虑到流体的物性参数和湿区含液量的适时变化、流动压力损失以及管壁蓄热等影响因素,较以往的动态模型多考虑了动量守恒的关系,即可以得出各点压力的变化。在相区的判断上也给出了详细的解决办法,使模型的准确性和通用性显著提高,模型采用适时调用函数库查取流体物性参数的办法,较拟合法求解物性参数更为准确,速度更快。利用本模型可以对各种型号的套管式换热器各个细节,如沿管长任意位置相变流体的温度、压力、两相区气液比例,无相变流体、换热管壁的温度等状态参数的适时变化都能进行单独研究,可以为部件的优化和改进提供一个良好的数值测试平台。

论文目录:

摘要

Abstract

主要符号表

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的目的

1.4 本文研究的主要内容

1.5 本文的特点和新意

第二章 虚拟实验平台设计

2.1 虚拟实验平台的特点

2.2 建模方法

2.3 模型算法的研究

2.4 本章小结

第三章 虚拟实验平台的建立

3.1 换热器动态模型

3.2 压缩机模型的建立与假设

3.3 热力膨胀阀模型的建立和假设

3.4 虚拟制冷系统实验平台的建立

3.5 本章小结

第四章 制冷系统中各部件数值实验研究与结果分析

4.1 冷凝器动态模型的实验验证与结果分析

4.1.1 冷凝器动态模型的实验验证

4.1.2 冷凝器动态特性数值实验研究

4.1.3 冷凝器换热影响因素的几点分析

4.2 蒸发器动态模型的应用及结果分析

4.3 压缩机模型特性参数的修正

4.4 热力膨胀阀模型特性参数的修正

4.5 本章小结

第五章 虚拟制冷系统的数值实验研究

5.1 虚拟制冷系统实验平台介绍

5.1.1 虚拟实验系统的算法

5.1.2 系统实验装置

5.1.3 测试装置

5.1.4 结果在线显示和分析系统

5.1.5 安全报警装置

5.1.6 系统对实验报告的自动编制

5.2 虚拟制冷系统的数值实验研究

5.2.1 系统启动过程动态特性研究

5.2.2 制冷系统的结构参数和运行参数对系统性能的影响

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

作者简介

发布时间: 2007-03-12

参考文献

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