基于氫氟烴工質(zhì)（R134a、R407C）單元機(jī)的仿真與試驗(yàn).pdf

1、本文研究的目的是開發(fā)R134a、R407C空調(diào)機(jī)仿真計(jì)算程序，通過仿真程序?qū)照{(diào)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。研究的方法是仿真與試驗(yàn)相結(jié)合。在多個(gè)工況下將仿真計(jì)算值與試驗(yàn)值比較，從而驗(yàn)證仿真計(jì)算的精度，同時(shí)對(duì)仿真模型進(jìn)行修正。 建模仿真是研究的主要內(nèi)容。綜合考慮模型的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行仿真研究時(shí)，翅片管式蒸發(fā)器和冷凝器應(yīng)用穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)模型；大內(nèi)徑毛細(xì)管應(yīng)用分布參數(shù)模型與近似積分模型相結(jié)合的混合模型；外螺紋管水冷冷凝器采用集中參數(shù)模型；壓縮機(jī)模型由

2、試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理獲得；R134a和R407C的熱物性計(jì)算采用隱式擬合顯式計(jì)算模型。 對(duì)R134a單元式風(fēng)冷冷風(fēng)空調(diào)機(jī)進(jìn)行仿真與試驗(yàn)研究，試驗(yàn)工況的改變通過調(diào)整R134a的充注量實(shí)現(xiàn)。在相同的工況下，將翅片管式蒸發(fā)器、冷凝器的仿真值與試驗(yàn)值做比較，比較表明，制冷量、冷凝熱負(fù)荷、出風(fēng)干球溫度、R134a出口溫度等參數(shù)的仿真值與試驗(yàn)值的誤差很小，仿真能夠較好的反映樣機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。為了驗(yàn)證一維模型與三維模型的計(jì)算精度，采用傳熱單元數(shù)法建

3、立三維模型，在相同工況下對(duì)蒸發(fā)器開展仿真。比較表明，三維模型的計(jì)算精度比一維模型的計(jì)算精度并沒有提高多少。一維模型簡(jiǎn)單通用，但一維模型的應(yīng)用必須滿足相應(yīng)的條件。三維模型與具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，較為復(fù)雜，但其適用范圍廣。對(duì)R134a單元式風(fēng)冷冷風(fēng)空調(diào)機(jī)的系統(tǒng)充注量進(jìn)行研究，采用不同的空泡系數(shù)模型計(jì)算兩相區(qū)R134a的量，將總充注量的模擬值與試驗(yàn)值比較，相對(duì)誤差在10％以內(nèi)。對(duì)大內(nèi)徑毛細(xì)管進(jìn)行研究，采用分布參數(shù)模型與近似積分模型相結(jié)合的混合模型，引

4、入了兩相區(qū)比容和壅塞臨界壓力的經(jīng)驗(yàn)公式，不僅避免了制冷劑的物性計(jì)算，而且提高了毛細(xì)管數(shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性。提出了已知流量求毛細(xì)管長(zhǎng)度和已知毛細(xì)管結(jié)構(gòu)尺寸求流量的數(shù)值計(jì)算方法。將通過毛細(xì)管流量的計(jì)算值與試驗(yàn)值比較，相對(duì)誤差在10％以內(nèi)。以Bittle毛細(xì)管關(guān)聯(lián)式為原型，用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸，開發(fā)出管徑為φ3.8×0.5mm的毛細(xì)管實(shí)用關(guān)聯(lián)式。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合壓縮機(jī)模型，由壓縮機(jī)模型可以預(yù)測(cè)排氣溫度、壓縮機(jī)的電效率等壓縮機(jī)相關(guān)參數(shù)。采用集

5、中參數(shù)模型對(duì)R134a單元式水冷冷風(fēng)空調(diào)機(jī)的冷凝器進(jìn)行研究。將模型計(jì)算值與樣機(jī)試驗(yàn)值進(jìn)行了比較，比較表明用努謝爾特模型預(yù)測(cè)平均冷凝換熱系數(shù)可以獲得較好的計(jì)算結(jié)果。 對(duì)R407C單元式熱泵的仿真與試驗(yàn)，除了介紹R407C在內(nèi)螺紋管內(nèi)的換熱與壓將模型外，介紹了R407C在飽和區(qū)、過熱區(qū)、兩相區(qū)和過冷區(qū)的熱物性計(jì)算方法。為了在多個(gè)工況下進(jìn)行仿真值與試驗(yàn)值的比較，開展了多個(gè)工況的試驗(yàn)。 制冷時(shí)，分別改變室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)風(fēng)濕球溫度

6、；制熱時(shí)，在名義工況、融霜工況及最大負(fù)荷三個(gè)工況下測(cè)試。在多個(gè)工況下將仿真計(jì)算值與試驗(yàn)值比較，通過誤差分析表明，制冷量、制熱量、出風(fēng)干、濕球溫度等參數(shù)的仿真值與試驗(yàn)值非常接近，仿真精度較高。R407C出口溫度的仿真值與試驗(yàn)值有一定的誤差，但絕對(duì)誤差不大，在工程設(shè)計(jì)上可以接受。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證及模型修正，開發(fā)出適合R134a、R407C單元式空調(diào)機(jī)的仿真計(jì)算程序。下一步的研究工作是大型機(jī)組的仿真及基于其它環(huán)保工質(zhì)(如R410a、CO<,2>)