褚 睿,楊淵晉,王良璧
(1.蘭州交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;2.蘭州交通大學(xué) 鐵道車輛熱工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730070)
?
空調(diào)系統(tǒng)的一種集總參數(shù)模型
褚睿1,2,楊淵晉1,2,王良璧1,2
(1.蘭州交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,甘肅 蘭州730070;2.蘭州交通大學(xué) 鐵道車輛熱工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州730070)
摘要空調(diào)系統(tǒng)模型的研究對(duì)改善系統(tǒng)性能有重要意義。建立的一種集總參數(shù)法熱力學(xué)模型與現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)模型相比,不需要對(duì)空調(diào)內(nèi)部各個(gè)部件分別建模計(jì)算,達(dá)到平衡,再進(jìn)行系統(tǒng)平衡計(jì)算,而是選出各個(gè)部件模型中與系統(tǒng)模擬密切相關(guān)的熱力參數(shù),建立其模型,然后直接對(duì)所有未知變量同時(shí)迭代求解。建立的集總參數(shù)法熱力學(xué)模型具有物理概念清晰、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)明科學(xué)、迭代次數(shù)少、速度快等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞空調(diào)系統(tǒng);系統(tǒng)建模;模擬;集總參數(shù)法
我國(guó)建筑能耗已超過(guò)全國(guó)能源消費(fèi)總量的1/4,空調(diào)系統(tǒng)的能耗占總建筑能耗的一半以上[1],對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的研究成為熱點(diǎn)問(wèn)題之一。Hiller等[2]建立了可變?nèi)萘康目照{(diào)制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,對(duì)蒸發(fā)器、冷凝器采用集總參數(shù)建模方法分段建模,計(jì)算不同穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下的系統(tǒng)性能。Sami等[3]采用集總參數(shù)法建立冷凝器、壓縮機(jī)等部件的動(dòng)態(tài)模型,并且利用流動(dòng)模型建立換熱器的數(shù)學(xué)模型,給出各區(qū)的質(zhì)量與能量交換關(guān)系。在前人的研究基礎(chǔ)上,Hamilton等[4]通過(guò)編制模擬程序,對(duì)制冷系統(tǒng)仿真進(jìn)行了研究。Chen等[5]采用瞬態(tài)和分布參數(shù)方法描述獨(dú)立部件的數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化部件間的匹配,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,分析理論模型的可靠性。Geoffrey等[6]運(yùn)用穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬方法模擬兩種混合制冷劑的空調(diào)系統(tǒng),并且通過(guò)對(duì)一個(gè)給定的空調(diào)工況和指定的混合制冷劑,程序預(yù)測(cè)系統(tǒng)(COP,coefficient of performance),結(jié)合相關(guān)溫度、壓力和流量,確定壓縮機(jī)的尺寸和所需的蒸發(fā)器、冷凝器。丁國(guó)良等[7]提出動(dòng)態(tài)仿真模型,建立壓縮機(jī)模型、高壓側(cè)模型、低壓側(cè)模型和毛細(xì)管模型,然后分別建立四個(gè)有關(guān)制冷劑質(zhì)量流量的方程,對(duì)空調(diào)器的實(shí)際動(dòng)態(tài)工作過(guò)程進(jìn)行仿真。朱瑞琪等[8]以制冷系統(tǒng)控制為目標(biāo),建立制冷系統(tǒng)的多輸入多輸出模型,通過(guò)線性化和降階對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性12階非線性微分方程進(jìn)行模擬計(jì)算。楊志剛[9]、王婷等[10]、張飛翔[11]以制冷循環(huán)為研究對(duì)象,建立空調(diào)各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型,各部件分別封閉,計(jì)算出一個(gè)或幾個(gè)參數(shù),如冷凝器建立能量守恒的兩個(gè)方程,計(jì)算制冷劑、空氣的出口溫度,然后局部耦合時(shí)修正溫度參數(shù),再實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平衡,為制冷系統(tǒng)的多變量聯(lián)合控制和系統(tǒng)性能的優(yōu)化提供參考依據(jù)。Shao等[12]提出一種新的混合空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模方法,系統(tǒng)的物理模型完全或部分由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代,相同的計(jì)算條件下,偏差的關(guān)鍵性能指標(biāo)下降±5%,速度是原來(lái)的50~100倍。但是在數(shù)據(jù)庫(kù)、建模、避免風(fēng)險(xiǎn)方面存在不足。
現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)模型存在很大不足?,F(xiàn)有的模型大部分需要將制冷四大部件分別獨(dú)立建模,模型內(nèi)部首先迭代平衡,根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出的相關(guān)性,部件模型之間通過(guò)調(diào)整熱力參數(shù),如蒸發(fā)溫度、過(guò)熱度,循環(huán)迭代,使假設(shè)值和計(jì)算值相等,并且使壓縮機(jī)的質(zhì)量流量和節(jié)流閥的質(zhì)量流量相等,系統(tǒng)整體平衡。計(jì)算過(guò)程中,迭代次數(shù)較多,而且有時(shí)還不能得到預(yù)期的結(jié)果。
針對(duì)現(xiàn)有模型的缺點(diǎn),以整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)為單一系統(tǒng),建立該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)集總參數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上尋求最適合求解系統(tǒng)模型方程的數(shù)值方法,并對(duì)新模型獲得的結(jié)果和舊模型結(jié)果進(jìn)行比較分析。
1空調(diào)系統(tǒng)的熱力學(xué)模型
1.1空調(diào)系統(tǒng)工質(zhì)狀態(tài)的主要參數(shù)
空調(diào)制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四大部件。穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)法模型中,空調(diào)系統(tǒng)各部件的制冷劑質(zhì)量流量和制冷劑的充灌量基本保持不變,制冷劑的狀態(tài)確定。系統(tǒng)熱力學(xué)過(guò)程如圖1所示。圖1中點(diǎn)1為工質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)的狀態(tài),點(diǎn)2為工質(zhì)出壓縮機(jī)及進(jìn)冷凝器的狀態(tài),點(diǎn)3為工質(zhì)進(jìn)膨脹閥及出冷凝器的狀態(tài),點(diǎn)4為工質(zhì)出膨脹閥及進(jìn)蒸發(fā)器的狀態(tài)。
整個(gè)熱力過(guò)程共有12個(gè)狀態(tài)參數(shù),如表1所列。
當(dāng)工質(zhì)處于完全氣態(tài)時(shí),p、v、T應(yīng)滿足理想氣體的狀態(tài)方程為
pv=RT,
(1)
這里R為氣體常數(shù)。根據(jù)圖1 工質(zhì)在點(diǎn)1和點(diǎn)2時(shí)處于完全氣態(tài),從而 p1、v1、T1中只有兩個(gè)獨(dú)立變量,p2、v2、T2中也只有兩個(gè)獨(dú)立變量。圖1中工質(zhì)在點(diǎn)3時(shí)是完全液態(tài),根據(jù)工質(zhì)在液態(tài)時(shí)的狀態(tài)方程,可建立p3、v3、T3之間的關(guān)系式,從而p3、v3、T3中只有兩個(gè)獨(dú)立變量。圖1中工質(zhì)在點(diǎn)4時(shí)處在汽液混合的飽和狀態(tài),飽和溫度和飽和壓力之間的關(guān)系為
T4=f(p4)。
(2)
工質(zhì)汽液相的質(zhì)量比例通過(guò)引進(jìn)干度系數(shù)x來(lái)表示。即使分別對(duì)于汽相和液相,p4、v4、T4只有1個(gè)獨(dú)立變量,但x的引入使得描述點(diǎn)4的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)為2個(gè)。這樣一來(lái),圖1所示熱力學(xué)過(guò)程中描述工質(zhì)狀態(tài)的獨(dú)立參數(shù)還有8個(gè)。為了進(jìn)一步減少描述工質(zhì)狀態(tài)的獨(dú)立參數(shù)個(gè)數(shù),引入工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器和冷凝器的壓力損失分別為△pevap、△pcond,p3與p2及p1與p4之間有如下關(guān)系:
p3=p2-Δpcond,p1=p4-Δpevap,
(3)
當(dāng)△pcond、△pevap為已知時(shí),描述工質(zhì)狀態(tài)的獨(dú)立參數(shù)還有6個(gè)。
1.2建立模型的假設(shè)
為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化空調(diào)系統(tǒng)的熱力學(xué)模型,需對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)做如下假設(shè):
(1)在所研究工況下空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,蒸發(fā)器風(fēng)扇、冷凝器風(fēng)扇、壓縮機(jī)的運(yùn)行參數(shù)不隨時(shí)間變化;
(2)工質(zhì)壓縮過(guò)程為多變過(guò)程;
(3)工質(zhì)在膨脹閥進(jìn)行絕熱膨脹;
(4)冷凝器和蒸發(fā)器的K值按逆流對(duì)數(shù)溫差整理。
1.3描述空調(diào)系統(tǒng)的控制方程
工質(zhì)在膨脹閥中的焓值滿足能量守恒定律
h3=h4,
(4)
壓縮機(jī)提供的工質(zhì)質(zhì)量流量為
(5)
工質(zhì)在壓縮機(jī)中的熱力學(xué)方程為
(6)
工質(zhì)流經(jīng)節(jié)流閥的質(zhì)量流量為
(7)
系統(tǒng)中的傳熱及能量守恒關(guān)系為
Qevap=(KF)evapΔtmevap,
(8)
Qevap+Pin=(KF)condΔtmcond,
(9)
(10)
系統(tǒng)中工質(zhì)的質(zhì)量流量應(yīng)滿足質(zhì)量守恒定律
(11)
1.4描述方程中的參數(shù)表達(dá)式
蒸發(fā)器及冷凝器平均溫差分別為
(12)
(13)
其中:Teain、Teaout分別為蒸發(fā)器空氣側(cè)進(jìn)、出口溫度;Tcain、Tcaout分別為冷凝器空氣側(cè)進(jìn)、出口溫度。
節(jié)流閥流量系數(shù)Cv[13]為
(14)
壓縮機(jī)的理論容積輸氣量為
Vth=60nπR2Lε(2-ε)/3 600,
(15)
其中:R是壓縮機(jī)氣缸內(nèi)半徑;L是氣缸軸向長(zhǎng)度;ε是相對(duì)偏心值。
壓縮機(jī)輸氣系數(shù)為
λ=λvλpλTλlλh,
(16)
其中:壓力系數(shù)λp與回流系數(shù)λh為1;泄漏系數(shù)λl=0.85;容積系數(shù)λv=1-c{(p2/p1)1/m-1},通常壓縮機(jī)的相對(duì)余隙c值一般為1.5%~6%[14];溫度系數(shù)λT=ATc+B(T1-Te),A=2.57×10-3,B=1.06×10-3,T1是壓縮機(jī)吸氣溫度,Te是蒸發(fā)溫度,即蒸發(fā)器出口壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度,Tc是冷凝器進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度[15],適用于303 K≤Tc≤323 K[16]。
壓縮機(jī)注入工質(zhì)的熱量Pin為
(17)
工質(zhì)在點(diǎn)4的干度x為
x=(h4-h4f)/(h4g-h4f),
(18)
(19)
其中:下標(biāo)f、g分別指飽和液體和飽和氣體。
(20)
CVAV{ρ3(p2-Δpcond-p1-Δpevap)}0.5=0,
(21)
(22)
(KF)evapΔtmevap=0,
(23)
Pin-(KF)condΔtmcond=0,
(24)
Qevap-Pin=0。
(25)
2數(shù)值方法
空調(diào)系統(tǒng)的集中參數(shù)法熱力學(xué)模型,即方程(6)~方程(11)中共有6個(gè)未知量??刹捎酶咚?牛頓迭代法來(lái)求解。高斯-牛頓迭代法的基本思想是用泰勒級(jí)數(shù)展開式近似地代替非線性方程,然后通過(guò)多次迭代,多次修正方程組的近似解,使方程組的近似解不斷逼近準(zhǔn)確值,最后使殘差平方和達(dá)到最小。
3算例描述
采用的設(shè)備有制冷劑R134a、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)、電子膨脹閥、換熱器。工作參數(shù):額定制冷量為3 100 W的壓縮機(jī),轉(zhuǎn)速為2 980 r/min;電子膨脹閥制冷劑流通面積0.5×10-6m2;冷凝器中空氣側(cè)進(jìn)口溫度為35 ℃,含濕量為11.2 g/kg,相對(duì)濕度為30%,空氣質(zhì)量流量為2 226.24 m3/h,(KF)cond為504.31 W/K;蒸發(fā)器中空氣側(cè)進(jìn)口溫度為27 ℃,含濕量為11.1 g/kg,相對(duì)濕度為50%,空氣質(zhì)量流量為963.06 m3/h,(KF)evap為273.105 W/K。
4計(jì)算結(jié)果與分析
4.1計(jì)算獲得的算例額定點(diǎn)參數(shù)
4.2與現(xiàn)有系統(tǒng)模型對(duì)比
圖2是6個(gè)狀態(tài)點(diǎn)在壓焓圖中的狀態(tài)位置。圖3~圖8為集總參數(shù)法模型和現(xiàn)有模型的計(jì)算結(jié)果??照{(diào)系統(tǒng)熱力過(guò)程中6個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的熱力參數(shù)的對(duì)比曲線見(jiàn)圖3,從圖3可以明顯看出,各參數(shù)的符合度非常好。其中點(diǎn)2、點(diǎn)3處的壓力值有一些區(qū)別,這是由于研究中的模型和現(xiàn)有模型算出的冷凝溫度相差2 ℃,所以計(jì)算出的其他參數(shù)值會(huì)不同,壓力誤差為3.78%。
4.3空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)其性能的影響
用集總參數(shù)法模型與現(xiàn)有模型進(jìn)行空調(diào)運(yùn)行參數(shù)對(duì)其性能的影響分析。先考察電子膨脹閥流通面積對(duì)性能的影響,得到在額定點(diǎn)能效比最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的電子膨脹閥流通截面積,在分析壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、制冷量、室內(nèi)環(huán)境溫度、室外環(huán)境溫度對(duì)系統(tǒng)性能影響時(shí)均采用此流通截面積。
(1)膨脹閥流通面積當(dāng)其他參數(shù)保持在額定點(diǎn)不變時(shí),電子膨脹閥的流通截面積對(duì)系統(tǒng)性能的影響如圖4所示。由圖4(a)可以看出,隨著電子膨脹閥流通截面積的增加,壓縮機(jī)的進(jìn)口溫度T1基本不變,壓縮機(jī)的出口溫度T2迅速減小,冷凝器出口溫度T3基本不變,蒸發(fā)器的進(jìn)口溫度T4逐漸減小;由圖4(b)可以看出,壓縮機(jī)的進(jìn)口壓力p1、蒸發(fā)器的進(jìn)口壓力p4在緩慢減小,壓縮機(jī)的出口壓力p2、冷凝器的出口壓力p3迅速減小,這是因?yàn)殡娮优蛎涢y的面積增大,流入蒸發(fā)器的制冷劑流量緩慢增加,如圖4(c)所示;空調(diào)系統(tǒng)的能效比也在迅速增加,當(dāng)面積增加到0.54 mm2時(shí),系統(tǒng)的能效比相對(duì)最大,如圖4(d)所示。因此,在之后的研究中流通截面積取Av=0.54 mm2,調(diào)整電子膨脹閥的流通面積,可在一定程度上提高空調(diào)系統(tǒng)能效比。結(jié)果表明,研究中的模型與現(xiàn)有模型的結(jié)果近似,所以集總參數(shù)模型有很好的適用性,而且計(jì)算精確度也很高。
(2)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,壓縮機(jī)單位時(shí)間輸送制冷劑的能力增強(qiáng),即從蒸發(fā)器吸走的制冷劑增加,流入冷凝器的制冷劑增加,冷凝器的熱負(fù)荷增加。性能參數(shù)隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化曲線如圖5所示。由圖5(a)可以看出,溫度值T1迅速減小、T2迅速減小又出現(xiàn)小幅的增加、T3基本不變、T4迅速增加;由圖5(b)可以看出,壓力值p1/p4緩慢增加、p2/p3迅速增加;由圖5(c)可以看出,制冷劑的流量迅速增加;由圖5(d)可以看出,空調(diào)系統(tǒng)的能效比先增加后減小,在n<3 220 r/min時(shí)迅速增加,n>3 220 r/min后迅速減小,在n=3 220 r/min時(shí)能效比達(dá)到最大。這是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速變化的范圍內(nèi),當(dāng)n=3 220 r/min時(shí)壓縮機(jī)單位時(shí)間的實(shí)際輸氣量最大,其能效比最大。因此,對(duì)于額定點(diǎn),持續(xù)增加壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速,并不能達(dá)到提高其能效比的目的。
(3)制冷量額定制冷量的研究范圍是2 300~3 100 W,再增大時(shí),T2值會(huì)超過(guò)Tc=101.1 ℃,不滿足實(shí)際情況,故在此范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算。性能參數(shù)隨制冷量的變化曲線見(jiàn)圖6。由圖6(a)可以看出,隨著制冷量的增加,溫度值T1緩慢減小,T2迅速增加,當(dāng)Q>3 000 W時(shí)溫度出現(xiàn)大幅的增加,T3緩慢減小,T4迅速減小;由圖6(b)可以看出,壓力值p1/p4緩慢減小、p2/p3緩慢減小;由圖6(c)可以看出,制冷劑的流量緩慢增加;由圖6(d)可以看出,空調(diào)系統(tǒng)的能效比在Q<3 000 W時(shí)迅速增加,在Q>3 000 W時(shí)迅速減小,因此,Q=3 000 W時(shí)能效比取得最大值。制冷量的增加不是越大越對(duì)系統(tǒng)有利,而是制冷量要與系統(tǒng)相匹配,它對(duì)系統(tǒng)的影響不容小覷。兩種模型的計(jì)算結(jié)果中,p2/p3的計(jì)算結(jié)果誤差較大,平均誤差為15.7%,在允許范圍內(nèi),導(dǎo)致能效比有一定的誤差。
(4)室內(nèi)環(huán)境溫度隨著室內(nèi)溫度的增加,蒸發(fā)器內(nèi)的換熱溫差增大,換熱量增加,故換熱增強(qiáng)。性能參數(shù)隨室內(nèi)溫度的變化曲線見(jiàn)圖7。由圖7(a)可以看出,溫度值T1緩慢減小、T2迅速減小、T3基本不變、T4迅速增加;由圖7(b)可以看出,壓力值p1/p4緩慢增加,p2/p3緩慢增加,這是因?yàn)槭覂?nèi)溫度的增加使蒸發(fā)溫度也增加,對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)壓力增加,故壓縮機(jī)的吸氣壓力增加;由圖7(c)可以看出,制冷劑的流量緩慢增加;由圖7(d)可以看出,空調(diào)系統(tǒng)的能效比持續(xù)增加。因此,隨著室內(nèi)溫度的增加,系統(tǒng)的能效比必然增加,調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度以達(dá)到既舒適又節(jié)能的目的是非常有必要的。
(5)室外環(huán)境溫度隨著室外溫度的增加,冷凝器的換熱溫差減小,冷凝器所能換走的熱量減小,換熱效果變?nèi)?制冷劑在冷凝器中的液化不及時(shí)。性能參數(shù)隨室外溫度的變化曲線見(jiàn)圖8。由圖8(a)可以看出,溫度值T1緩慢增加、T2迅速增加、T3迅速增加、T4緩慢減小;由圖8(b)可以看出,壓力值p1/p4緩慢減小、p2/p3緩慢增加;由圖8(c)可以看出,制冷劑的流量緩慢增加;由圖8(d)可以看出,空調(diào)系統(tǒng)的能效比持續(xù)減小。因此,室外溫度的增會(huì)使系統(tǒng)的能效比減小,對(duì)于室外溫度較高的地區(qū),選擇對(duì)應(yīng)的空調(diào)機(jī)型很有必要。
5結(jié)論
通過(guò)建立一種空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)集總參數(shù)法熱力學(xué)模型,對(duì)某種分體式空調(diào)進(jìn)行模擬,與現(xiàn)有系統(tǒng)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,再對(duì)空調(diào)系統(tǒng)性能隨運(yùn)行參數(shù),如電子膨脹閥的流通面積、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、制冷量、室內(nèi)環(huán)境溫度、室外環(huán)境溫度的變化進(jìn)行分析。主要結(jié)論歸納如下:
(1)通過(guò)和現(xiàn)有模型的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)提出的集總參數(shù)模型物理概念清晰,計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)明科學(xué),迭代次數(shù)少,計(jì)算速度快,能夠準(zhǔn)確確定各部件進(jìn)出口的熱力參數(shù),除個(gè)別點(diǎn),該模型與現(xiàn)有模型所得結(jié)果穩(wěn)合度很好,最大誤差在10%左右;
(2)空調(diào)系統(tǒng)的性能隨運(yùn)行參數(shù)變化的結(jié)果是:隨著電子膨脹閥的流通面積的增加,空調(diào)的能效比迅速增加;隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,空調(diào)的能效比先增大后減小,當(dāng)轉(zhuǎn)速為3 220 r/min時(shí)能效比最大;隨著制冷量的增加,空調(diào)系統(tǒng)的能效比先增大后減小,在制冷量為3 000 W時(shí)能效比最大;隨著室內(nèi)環(huán)境溫度的增加,空調(diào)系統(tǒng)的能效比迅速增加;隨著室外環(huán)境溫度的增加,空調(diào)系統(tǒng)的能效比迅速減小。
參考文獻(xiàn):
[1]黃翔.空調(diào)工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
[2]Hiller C C,Glieksman L R.Improving Heat Pump Performance Via Compressor Capacity Control-analysis and Test[R].Energy Laboratory Reports MIT-EL 76-001,MIT-EL76-002.Cambridge:Massachusetts Institute of Technology,1976.
[3]Sami S M,Duong T N,Mercadier Y.Prediction of the Transient Response of Heat Pumps[J].ASHRAE Trans,1987,93(2):471-490.
[4]Hamilton J F,Miller J L.A Simulation Program for Modeling an Air-Conditioning System[J].ASHRAE Transactions,1990,96(l):213-221.
[5]Chen Z J,Lin W H.Dynamic Simulation and Optimal Matching of a Small-scale Refrigeration System[J].International Journal of Refrigeration,1991,14(6):329-335.
[6]Geoffrey G H,Chen J.A Computer Simulation Program for Mixed-refrigerant Air Conditioning[J].International Journal of Refrigeration.1994,5(2):343-350.
[7]丁國(guó)良,張春路,李灝,等.分體式家用空調(diào)器動(dòng)態(tài)仿真[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),1999,33(3):262-265.
[8]朱瑞琪,謝家澤,吳業(yè)正.制冷系統(tǒng)的綜合優(yōu)化控制模型[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2002,36(5):461-464.
[9]楊志剛.小型制冷空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)仿真[D].吉林:吉林大學(xué),2005.
[10]王婷,陳海耿,趙巍,等.小型制冷系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模擬[J].中國(guó)工程科學(xué),2007,9(3):97-102.
[11]張飛翔.小型制冷系統(tǒng)模擬研究[D].南京:南京理工大學(xué),2011.
[12]Shao L L,Yang L,Zhao L X,et al.Hybrid Steady-state Modeling of a Residential Air-conditioner System Using Neural Network Component Models[J].Energy and Buildings,2012,50(2):189-195.
[13]While D D.The Measurement of Expansion Valve Capacity[J].Refrigeration Engineering,1935,(8):108-112.
[14]繆道平,吳業(yè)正.制冷壓縮機(jī)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[15]張華俊,文力,靳貴銘,等.制冷原理與性能[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2008.
[16]周子成.全封閉滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)性能分析[J].流體工程,1987,16(10):52-59.
[17]李樹林.空調(diào)用制冷技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.
One Lumped Parameter Model of Air-conditioning System
Chu Rui1,2,Yang Yuanjin1,2,Wang Liangbi1,2
(1.School of Mechanical Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China;2.Key Laboratory of Railway Vehicle Thermal Engineering of MOE,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China)
Key wordsAir-conditioning system;System modeling;Simulation;Lumped parameter method
AbstractThe research on air-conditioning system has important significance on improving system performance. Compared with the current air-conditioning system model,rather than respectively conducting modeling calculation on each parts of air conditioner interior and calculation of balance of systems after reaching to balance,the thermodynamic model of lumped parameter method built only chooses thermal parameter of each component models which is closely related to system simulation,establishes its model and settles iterative solutions directly to all the unknown variables at the same time. The thermodynamic model of lumped parameter method built features advantages of distinct physical concepts,simple and clear calculation process,less iterations and fast speed etc.
doi:10.16468/j.cnki.issn1004-0366.2016.03.013.
收稿日期:2015-01-26;修回日期:2015-03-17.
基金項(xiàng)目:國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAA10B00).
作者簡(jiǎn)介:褚睿(1990-),女,甘肅酒泉人,碩士研究生,研究方向?yàn)闊崮芄こ?E-mail:lovely2150@126.com. 通訊作者:王良璧.E-mail:lbwang@mail.lzjtu.cn.
中圖分類號(hào):TB61+1
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1004-0366(2016)03-0059-08
引用格式:Chu Rui,Yang Yuanjin,Wang Liangbi.One Lumped Parameter Model of Air-conditioning System[J].Journal of Gansu Sciences,2016,28(3):59-66.[褚睿,楊淵晉,王良璧.空調(diào)系統(tǒng)的一種集總參數(shù)模型[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2016,28(3):59-66.]