基于氫氟烴工質（R134a、R407C）單元機的仿真與試驗.pdf

1、本文研究的目的是開發(fā)R134a、R407C空調機仿真計算程序，通過仿真程序對空調機進行設計與優(yōu)化。研究的方法是仿真與試驗相結合。在多個工況下將仿真計算值與試驗值比較，從而驗證仿真計算的精度，同時對仿真模型進行修正。 建模仿真是研究的主要內容。綜合考慮模型的優(yōu)缺點，進行仿真研究時，翅片管式蒸發(fā)器和冷凝器應用穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)模型；大內徑毛細管應用分布參數(shù)模型與近似積分模型相結合的混合模型；外螺紋管水冷冷凝器采用集中參數(shù)模型；壓縮機模型由

2、試驗數(shù)據整理獲得；R134a和R407C的熱物性計算采用隱式擬合顯式計算模型。 對R134a單元式風冷冷風空調機進行仿真與試驗研究，試驗工況的改變通過調整R134a的充注量實現(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值做比較，比較表明，制冷量、冷凝熱負荷、出風干球溫度、R134a出口溫度等參數(shù)的仿真值與試驗值的誤差很小，仿真能夠較好的反映樣機的實際運行情況。為了驗證一維模型與三維模型的計算精度，采用傳熱單元數(shù)法建

3、立三維模型，在相同工況下對蒸發(fā)器開展仿真。比較表明，三維模型的計算精度比一維模型的計算精度并沒有提高多少。一維模型簡單通用，但一維模型的應用必須滿足相應的條件。三維模型與具體結構有關，較為復雜，但其適用范圍廣。對R134a單元式風冷冷風空調機的系統(tǒng)充注量進行研究，采用不同的空泡系數(shù)模型計算兩相區(qū)R134a的量，將總充注量的模擬值與試驗值比較，相對誤差在10％以內。對大內徑毛細管進行研究，采用分布參數(shù)模型與近似積分模型相結合的混合模型，引

4、入了兩相區(qū)比容和壅塞臨界壓力的經驗公式，不僅避免了制冷劑的物性計算，而且提高了毛細管數(shù)值計算的穩(wěn)定性。提出了已知流量求毛細管長度和已知毛細管結構尺寸求流量的數(shù)值計算方法。將通過毛細管流量的計算值與試驗值比較，相對誤差在10％以內。以Bittle毛細管關聯(lián)式為原型，用試驗數(shù)據進行多元線性回歸，開發(fā)出管徑為φ3.8×0.5mm的毛細管實用關聯(lián)式。通過試驗數(shù)據擬合壓縮機模型，由壓縮機模型可以預測排氣溫度、壓縮機的電效率等壓縮機相關參數(shù)。采用集

5、中參數(shù)模型對R134a單元式水冷冷風空調機的冷凝器進行研究。將模型計算值與樣機試驗值進行了比較，比較表明用努謝爾特模型預測平均冷凝換熱系數(shù)可以獲得較好的計算結果。 對R407C單元式熱泵的仿真與試驗，除了介紹R407C在內螺紋管內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)的熱物性計算方法。為了在多個工況下進行仿真值與試驗值的比較，開展了多個工況的試驗。 制冷時，分別改變室內側進風量和進風濕球溫度

6、；制熱時，在名義工況、融霜工況及最大負荷三個工況下測試。在多個工況下將仿真計算值與試驗值比較，通過誤差分析表明，制冷量、制熱量、出風干、濕球溫度等參數(shù)的仿真值與試驗值非常接近，仿真精度較高。R407C出口溫度的仿真值與試驗值有一定的誤差，但絕對誤差不大，在工程設計上可以接受。經過試驗驗證及模型修正，開發(fā)出適合R134a、R407C單元式空調機的仿真計算程序。下一步的研究工作是大型機組的仿真及基于其它環(huán)保工質(如R410a、CO<,2>)