涡旋式水源热泵系统性能仿真

为了预测涡旋式水源热泵系统变结构和变工况稳态性能,建立了稳态涡旋式热泵系统仿真模型.其中涡旋式压缩机模型考虑了吸、排气换热对工质流量和排气温度的影响以及流量、排气温度和输入功率三者的耦合关系;通过增加电子膨胀阀开度对蒸发器出口过热度的控制模型,反映了过热度对膨胀阀流量的影响.系统算法综合了顺序模块法和连续迭代法,改善了迭代收敛性,且易于实现部件模型的模块化.与实验结果对比表明:模型预测值与实验值的误差小于4.4％.     

适用于制冷系统动态仿真的全封闭式压缩机准动态模型

制冷系统动态仿真中要求压缩机模型能够适用于吸入制冷剂状态从两相到气相的宽变化范围,并且能够快速地反映其关键的动态特性,为了解决这个问题,提出了可覆盖进口状态从气相到两相制冷剂的准动态压缩机模型。此模型按其热力过程分解为吸入气相或两相制冷剂与腔内制冷剂混合过程的动态模型、壳体换热过程的动态模型和气缸内制冷剂压缩过程的稳态模型。此压缩机模型克服了通常压缩机模型中忽略腔内制冷剂混合过程所导致预测的流量大于实际流量的缺点,以及全部采用动态模型导致计算复杂的问题。通过某压缩机厂生产的全封闭式压缩机的稳态实验数据和模型预测值的比较,结果表明:模型预测的稳定工况时的质量流量和输入功率与实验数据误差小于5%;开机过程质量流量和输入功率与实验测量值趋势一致,误差小于10%。     

多联式空调制冷系统动态仿真研究

为了研究多联机制冷系统的动态性能,建立了基于简化气液两相流体网络的多联式空调制冷系统动态仿真模型.其中,压缩机和电子膨胀阀采用稳态模型,蒸发器和冷凝器采用移动边界动态仿真模型,气液分离器采用动态模型.采用Matlab和Simulink为仿真工具,对多联机动态仿真模型进行求解,并通过一套具有四台室内蒸发器的多联机系统的实验结果进行验证和改进.结果表明,该动态仿真模型能够准确预测多联机动态过程的变化趋势,并保持很高的计算精度,蒸发温度、冷凝温度和过热度的误差都在1.0℃左右,排气温度误差小于3.0℃,可以用于多联机动态性能分析,并可作为开发和优化多联机控制策略和控制算法的有效工具.     

小型全封闭活塞式制冷压缩机稳态仿真

本文提出了小型全封闭活塞式压缩机稳态模型,并对其性能参数进行了仿真,仿真值与试验值的误差在5%以内,表明所建立的压缩机稳态模型合理,这对研究制冷系统的调节和控制有很大的帮助.     

无油线性压缩机的频率特性和活塞偏移特性研究

针对线性压缩机随工况和热负荷变化而引起共振频率和活塞中心位置偏移量改变的问题,建立了关于压缩机共振频率的线性等效模型和傅里叶变换计算模型。两种模型用来预测线性压缩机的共振频率,后者同时用来计算活塞中心位置偏移量,模型中考虑了不同行程、不同排气压力对共振频率的影响以及不同行程、不同排气压力和不同运行频率对活塞中心位置偏移量的影响。为了验证模型的有效性,搭建了用来测量线性压缩机共振频率和活塞中心位置偏移量的测试系统,并将测量结果与模型所计算结果进行对比,结果表明,线性等效模型相比于傅里叶变换计算模型能更加准确的预测线性压缩机的共振频率;线性压缩机的共振频率随着行程的增加而逐渐减小,随着排气压力的增加而逐渐增加。实验表明,线性压缩机活塞中心位置偏移量随行程的增加而几乎不变,随着排气压力的增加而逐渐增加。傅里叶变换计算模型针对不同行程下活塞中心位置偏移量预测值高于实际值;但在不同排气压力或不同行程下的活塞偏移量可用该模型计算压缩机在上止点位置的偏移量来进行预测,误差不大于10%。     

空调房间开机状态温度场动态特性CFD模拟及实验研究

通过对空调房间的空调装置启动过程中,房间的传热与流动的非稳态过程用计算流体力学(CFD)软件Fluent进行模拟,得到房间对不同扰量的飞升曲线建立了空调房间开机过程动态响应特性的数学模型,并分析了房间的动态响应特性.通过自行搭建的住宅用水源热泵系统性能试验台,对不同室外温度下的启动过程进行实验研究,对建立的数学模型进行了验证.这一数学模型对空调末端的控制具有一定的实际意义.     

高温CO_2热泵套管式气冷器的仿真与优化设计

以Petrov换热关联式为基础,建立了CO_2气冷器的数值仿真模型,并根据实验数据对模型进行了修正,并通过联立拟合的压缩机模型,分析了CO_2系统在不同工况下,排气压力、气冷器单管长度和并联管程数对其性能的影响:给定气冷器布局,最优排气压力随供水温度上升而升高;给定工况下,气冷器CO_2出口温度随着排气压力升高而降低,而热水流量和制热量都会增加;不同工况下,当排气压力低于最优压力时,管长的增加对系统COP值增大的影响非常显著;在供水温度低于70℃时,并联管程数的增加使系统的COP值增大,但高于70℃时,并联管程数多的系统COP值反而更低。     

跨临界CO_2热泵系统最优排气压力的极值搜索控制

ESC控制策略可以自动搜索性能指标最佳时系统所对应未知的或缓慢变化的系统输入,实际为一种基于梯度信号调制解调的动态搜索方法。本文针对空气源跨临界CO_2热泵热水器系统,选取压缩机排气压力设定值作为ESC控制器的输入,采用COP作为系统性能的输出指标,即极值搜索控制的反馈信号。通过搭建空气源跨临界CO_2热泵热水器的动态模型仿真平台,针对恒定工况,变环境温度条件和实时温度条件分别进行了模拟仿真。仿真结果表明,ESC可以搜索恒定或者系统边界变化时最佳的系统输入值,ESC控制的最优排气压力稳态误差在1.0%以内,与基于模型的控制结果相比,最优排气压力的控制偏差也在5%以内,验证了ESC控制策略的可行性和准确性。     

基于不完全过热循环的制冷系统低频运行性能的研究

本文以制冷系统不完全过热循环(从压缩机吸气过热至吸气带液)为基础,通过将滚动转子式压缩机分别运行于不同的低频工况下,研究了性能系数、制冷量、压缩比、压缩机功耗、电效率及排气温度等各项制冷系统性能参数的变化特性,提出了该特性下的最佳优化控制策略。结果表明:可适当降低压缩机运行频率并将干度短期控制在0. 98≤x1,此时制冷量相比于常规过热度控制工况(5～10 K)提升8. 3%～16. 6%,性能系数COP提升12. 5%～15%。此外,压缩机电效率仅较常规过热度控制工况降低0. 3%～0. 7%,且实验最低频率(25 Hz)下的电效率值最大;实验最低频率下,节能效果显著,压比进一步降低,排气温度大幅减小,x0. 90时降幅达到40. 3%。     

小型冷库制冷系统稳态仿真

对小型冷库制冷系统进行了稳态仿真.建立了压缩机稳态仿真模型,重点考虑了压缩机输运环节的计算.建立了热力膨胀阀模型,重点建立了流量与阀前后压差及制冷剂进出口干度的关系.实验表明,模型精度达到工程实用要求;结合实验和仿真分析,对小型冷库的运行和设计提出了建设性意见.