结合用户数据的空调器仿真平台构建

为满足不同空调企业的产品设计需求,本文开发了结合用户数据的空调器性能仿真平台。为实现平台的通用性,本文开发了通用的部件模型,包括基于理论的压缩机拟合模型、能够处理制冷与制热多运行模式的换热器模型、以及考虑压缩机背压影响的通用仿真算法。为实现良好的数据交互,仿真平台应用动态链接库技术对用户数据进行利用与保护。根据企业的实验验证反馈,该软件具有良好精度。     

5mm铜管替代7mm铜管窗式空调器的优化设计

将现有窗式空调器中蒸发器和冷凝器常用的直径7mm及以上的内螺纹铜管改为5mm内螺纹管,可以显著节省材料,但为了避免性能的下降必须对于空调器重新进行优化设计。本文提出基于换热器仿真与优化软件与系统仿真软件,通过适当增加换热器流路、对流路进行优化布置,以提高5mm铜管窗式空调器性能的优化设计方法。对于一个窗式空调系统的设计实例表明,采用本文的优化设计方法,在明显节省换热器成本的同时,5mm铜管窗式空调系统制冷量与EER能达到原有7mm铜管机型的水平。     

采用环状流实现均匀分配的空调器分流器研究

为解决空调器中多流路换热器内制冷剂分配不均的问题,本文设计了一种能够均匀分配两相制冷剂的新型分流器样件并进行了可视化实验。设计均匀分流器的基本思路是构建环状流并均匀分配环状流,具体设计方法是提出分流器进口管结构的计算方法实现环状流的构建,并通过设计新型进、出口管的连接结构实现环状流的均匀分配。实验表明：制冷剂的质量流量为14~22 g/s时,水平、倾斜和竖直安装的新型分流器的质量流量不均匀度比传统圆锥式分流器分别下降10%~24%、14%~27%和24%~47%。基于环状流整流的新型分流器的分配性能优于目前最常用的圆锥式分流器。     

小管径空调器的优化设计

空调器采用小管径铜管可以有效地降低空调器换热器的成本,大幅降低空调器的充注量,此技术被称为MicroGroove^TM小管径技术。但用小管径直接替换大管径时会给空调器的性能带来影响,因此需要重新设计换热器。本文提出了小管径空调器的优化设计方法,主要包括采用基于图论的仿真方法设计制冷剂流路及换热器结构,采用空调器系统仿真软件预测优化后的系统性能。本文以单冷空调器和冷暖两用的空调器为例进行小管径空调器的优化设计,总结了用小直径管替代大直径管用于空调器优化设计的准则。     

5mm管房间空调器流路的优化设计

将目前房间空调系统中室外机和室内机常用的直径7mm及以上的内螺纹铜管改为5mm内螺纹管,可以达到节省材料与提高传热效率的效果。本文提出了空调系统换热管由7mm及以上铜管改为5mm铜管的设计方法和改进措施,如调整换热器纵向和横向换热管数目,制冷剂流路的分路数和压缩机更换等。通过一个分体式房间空调系统设计算例,具体说明将空调系统由7mm及以上管径改为5mm管径的具体的改进措施。设计结果表明在换热器具有相同换热性能的条件下,室外机由9mm管改为5mm管时,需同时增加换热器纵向和横向换热管数目,并调整分路数;室内机由7mm管改为5mm管室内机时,仅需要改变分路数。同时,采用高效压缩机,可进一步提高5mm管空调系统的性能。     

微肋结构对储罐失压下液化气瞬态暴沸特性的影响

沸腾液体蒸气膨胀爆炸（BLEVE）是液化气储运中的一类常见灾害,其爆炸剧烈程度取决于容器失压时亚稳态液体的过热度。为避免发生液化气爆炸,提出了一种采用微肋结构来促进过热液体成核的防制思路。通过搭建可视化的实验装置,对比观测了失压条件下光滑和微肋表面上的气泡成核过程,并测量了失压后容器内的瞬态压力曲线。结果表明,微肋表面上的成核起始时间相比光滑表面提前了50 ms;在200～500 kPa泄放压力范围下,通过采用微肋结构表面,暴沸引发的压力反弹相比光滑表面降低了24.1%,液体最大过热度下降了21.7%。     

一种产品数据交互式的变频压缩机理论模型

为了在空调系统仿真软件中实现用户自己定义的压缩机模型的应用和数据保密,本文开发了产品数据交互式变频压缩机模型。该模型通过将压缩机理论模型转化为可以直接拟合的形式,并利用产品数据进行拟合,其中线性流量方程通过对理论模型中的频率项进行线性化处理然后通过插值法推导得出,非线性功率方程采用残差极小值法进行线性求解得出;产品数据的保密通过将产品数据定义为私有函数并开发相应的接口函数,然后采用动态链接库对已定义的产品数据函数进行封装来实现。结果验证表明所开发的模型能准确地预测压缩机特性,最大偏差小于±5%,能够适用于系统仿真且能够做到产品数据保密。     

提升热泵空调器制热性能的镂空翅片开发及性能分析

为了提高热泵空调器的制热性能,热泵空调器的室外机需要同时在非结霜工况和结霜工况下高效地运行。本文提出了一种能够提高热泵空调器制热性能的同时避免霜层堵塞的镂空强化翅片。首先镂空位置需要同时避开翅片表面的霜层堆积区域和排水区域,防止镂空结构在结霜工况下被水滴或霜层堵塞;然后通过三维翅片仿真模型求解得到最佳镂空结构。新型镂空翅片在背风侧具有两排矩形镂空孔。实验结果表明新型镂空翅片在非结霜工况和结霜工况下的换热量分别比波纹翅片高4.6%和1.1%,并且镂空结构在结霜工况下能够避免霜层的堵塞。     

房间空调器采用3mm铜管的设计与性能分析

房间空调器采用更小管径的铜管可以使换热器更加紧凑、高效和环保,因而开发3 mm铜管换热器代替现有的5 mm管换热器是未来房间空调换热器的一个重要发展方向。本文提出了开发3 mm管换热器的技术思路,包括通过定量计算强化管和光管的换热与压降特性来确定管型;通过基于换热性能和压降的流路参数和管径的寻优算法来优化流路和管径。设计结果表明,某典型的3,500 W房间空调器从5 mm强化管改为3 mm光管后,其内、外机的换热性能在制冷工况下分别提升12.7%、5.7%,在制热工况下各提升10.1%、15.4%;压降均在50 k Pa以内;铜的用量下降57.2%、铝的用量增加2.1%。