換熱器動態模型

　　蒸氣壓縮式制冷循環

　　翅片管換熱器

　　空調的室內機

　　平翅片管

　　波紋翅片管

　　非空氣冷卻的換熱器

　　系統動態仿真用換熱器模型分類

　　1) 單結點模型，或稱集中參數模型、水箱模型: 簡單，精度差。

　　2) 多結點模型，又稱全分布參數模型：理論上精度高，實現上困難。

　　3) 改進的分塊集中模型：一種折中。

　　換熱器的分布參數

　　單結點模型

　　多結點模型

　　分塊集中

　　從系統仿真角度要求換熱器模型

　　分析換熱器在整個系統動態工作過程的工作機理

　　確定與其它部件相互之間的參數耦合關系

　　冰箱動態特性-1

　　蒸發溫度

　　冷凝溫度

　　冷凍室箱溫

　　冷藏室箱溫

　　冰箱動態特性-2

　　蒸發壓力

　　冷凝壓力

　　毛細管流量

　　壓縮機流量

　　冰箱動態特性-3

　　壓縮機功率

　　舉例分析：蒸發器

　　1）蒸發器與系統：蒸發壓力發生變化，從而造成蒸發溫度與外界溫度的差別, 因而有制冷量產生。

　　2）蒸發器壓力變化的原因：進出蒸發器的制冷劑流量的不等

　　3）與其他部件的參數耦合關系：如果在所建立的模型中, 取蒸發壓力為定值, 則這樣的模型當然是不能用于系統動態仿真。對于動態換熱器模型, 一

　　般來講取進出口制冷劑流量為已知值, 進口的焓值也作為輸入參數, 而其主要的輸出參數之一則是制冷劑的壓力變化。

　　水箱模型(Stirred tank model)

　　適用情況

　　若側重于用比較簡單的方法求得換熱器的動態特性，

　　而分布參數特性研究并不重要的情況下，可采用水箱模型。

　　工作機理

　　把蒸發器抽象成一個水箱，一端流進制冷劑，另一端流出制冷劑，邊界同其它介質進行熱交換。壓力的沿

　　程變化忽略不計，其值基本上由里面制冷劑氣體量決定。

　　Superheated refrigerant

　　vapor outlet

　　Refrigerant

　　fluid level

　　Water

　　pipe

　　Two-phase

　　refrigerant fluid inlet

　　Fig.6-1 Schematic of flooded evaporator

　　水箱模型

　　min

　　mout

　　(ml,n+mg,in)

　　(mlout+mg,out)

　　Mg

　　Ml

　　dM l

　　q

　　? ml ,in ? mlg ? ml ,out

　　dM g

　　? m g ,in ? mlg ? mg ,out

　　dt

　　dt

　　q＝r×m lg

　　已知條件：1) 前一時刻的狀態; 2) 進出口參數3個: 進出口流量與進口焓值; 3) 環境參數

　　求解過程 假定制冷劑壓力 p

　　根據 p 確定進口

　　根據出口狀態關系，

　　根據 p 確定蒸發溫度，

　　干度 xin,并結合 min

　　假定 p ，及 mout

　　計算換熱量 q

　　確定 ml,in 和 mg,in

　　確定 ml,out 和 mg,out

　　計算氣化率 mlg

　　求出換熱器內的液體質

　　量和氣體質量 Ml, Mg

　　按液體及氣體質量，求出換

　　熱器內的飽和氣體比容，并

　　求相對應的飽和壓力 P1

　　N

　　重新假定壓力 |p-p1|〈?

　　Y

　　計算結束

　　dMdtl ? ml ,in ? mlg ? ml ,out

　　dMdt g ? m g ,in ? mlg ? mg ,out

　　q＝r×m lg

　　必須的假設

　　1. 1) 假定出口全飽和氣體。

　　原因：在計算框圖中, 假定壓力后并不能直接根

　　據出口流量確定出口的液體流量與氣體流量,因此需要有假定。

　　方法：*簡單的假定為出口全為飽和氣體。

　　適合范圍：這對于滿液式換熱器是合適的。

　　主要問題：不適用于干式換熱器。

　　必須的假設

　　假定干度線性分布。原因：

　　要根據出口流量確定出口的液體流量與氣體流量, 必

　　須知道出口干度;

　　集中參數模型只能得到平均干度;

　　當進口干度已知的時候，如果需要根據平均干度求出口干度, 必須知道干度分布, 而集中參數模型本身沒法計算參數的分布問題, 因此只有通過假定。通常假定干度線性分布。

　　主要問題：對于換熱器各部分差別比較大時, 比如冷藏冷凍箱的蒸發器, 其在冷凍蒸發器部分與冷藏部

　　分就有較大差異，此時會帶來明顯的誤差。

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