制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬課件

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

5.5毛細(xì)管模型5.5.1毛細(xì)管的工作機(jī)理及其對(duì)制冷系統(tǒng)性能的影響1.毛細(xì)管分類(lèi)：(1)絕熱毛細(xì)管（毛細(xì)管裸露在空氣中）(2)非絕熱毛細(xì)管（毛細(xì)管與吸氣管捆綁在一起形成回?zé)釗Q熱器）根據(jù)毛細(xì)管在裝置上的安裝、換熱情況，可以將毛細(xì)管分為：2.制冷劑在毛細(xì)管中的流動(dòng)狀態(tài)毛細(xì)管是一根細(xì)長(zhǎng)的圓管，在常用的制冷空調(diào)裝置范圍內(nèi)，毛細(xì)管長(zhǎng)度一般從幾十厘米到幾米(對(duì)于長(zhǎng)度在1厘米左右的特別短的毛細(xì)管，亦稱(chēng)節(jié)流短管),內(nèi)徑則在1毫米左右。第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析5.51壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖1制冷劑沿毛細(xì)管管長(zhǎng)的壓力分布實(shí)際壓力溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動(dòng)可以分為圖示的四個(gè)流動(dòng)區(qū)域：過(guò)冷液體區(qū)I、亞穩(wěn)態(tài)液體區(qū)II、亞穩(wěn)態(tài)汽液兩相區(qū)III和熱平衡態(tài)汽液兩相區(qū)IV。毛細(xì)管內(nèi)的沿程壓力和制冷劑沿程溫度對(duì)應(yīng)和分別表示制冷劑在的飽和壓力。在裝置運(yùn)行于正常的穩(wěn)定工況時(shí)，毛細(xì)管進(jìn)口是過(guò)冷液體壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖12壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬毛細(xì)管流動(dòng)過(guò)程的具體描述：從圖1中可以看到，IV區(qū)制冷劑壓力下降速度很快，這意味著制冷劑流速迅速上升，可以拉近甚至達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲?。這就引出了毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)的另一重要現(xiàn)象，即壅塞流動(dòng)問(wèn)題。制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管后，因流動(dòng)摩擦產(chǎn)生壓降，制冷劑壓力下降。在熱力學(xué)平衡的假設(shè)下，當(dāng)制冷劑壓力下降到液體對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，制冷劑便無(wú)法保持液體狀態(tài)，要發(fā)生由液相到汽相的相變，即閃發(fā)現(xiàn)象。但事實(shí)上，當(dāng)制冷劑壓力下降至液體溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力點(diǎn)時(shí)，制冷劑液體并不立即閃發(fā)。所以，制冷劑液體便在毛細(xì)管內(nèi)形成一個(gè)“過(guò)熱”液體區(qū)II，這一狀態(tài)是很不穩(wěn)定，一旦受到小擾動(dòng)的影響，平衡就會(huì)遭到破壞，故稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài)液區(qū)。到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，液體真正開(kāi)始閃發(fā)。在閃發(fā)的初期，氣泡生成較少，從總體上看仍處于亞穩(wěn)態(tài)區(qū)，即III區(qū)。但這一過(guò)程相當(dāng)短暫，很快過(guò)渡到熱力學(xué)平衡下的汽液兩相流動(dòng)，即IV區(qū)。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬毛細(xì)管3壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖2毛細(xì)管背壓與流量的關(guān)系如果毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)出現(xiàn)壅塞，則制冷劑在毛細(xì)管出口達(dá)到音速。這時(shí)，毛細(xì)管出口處的制冷劑壓力將大于或等于毛細(xì)管的背壓（蒸發(fā)器的進(jìn)口壓力），制冷劑流量也將不再受到毛細(xì)管背壓的影響，如圖2所示。圖2中，實(shí)線表示制冷劑的實(shí)際流量，當(dāng)毛細(xì)管的背壓低于壓力后，制冷劑流量便不再改變；虛線表示如果不考慮壅塞流動(dòng)，那么制冷劑流量在毛細(xì)管背壓低于壓力后將下降，這顯然是不真實(shí)的。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖24壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.5.2絕熱毛細(xì)管分布參數(shù)模型假設(shè)：1）制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動(dòng)為一維絕熱均相流動(dòng)。2）忽略亞穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。1.基本模型連續(xù)性方程能量方程（絕熱）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.55壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬動(dòng)量方程式中，p,v,m,G分別為流體的壓力、比容、質(zhì)流量和質(zhì)流密度，D和L分別為毛細(xì)管內(nèi)徑和長(zhǎng)度，f為沿程摩阻系數(shù)。2.模型的離散連續(xù)性方程上述基本方程無(wú)法直接求解，因此我們要將之改換為離散形式，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。方程的離散采用有限差分方法。（1）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬動(dòng)量方6壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬能量方程動(dòng)量方程式中，下標(biāo)1,2,m分別表示微元的進(jìn)口參數(shù)、出口參數(shù)和平均參數(shù)。對(duì)于過(guò)冷區(qū)，過(guò)冷液體可視作不可壓縮，比容不變，從而式(2)可簡(jiǎn)化為（2）（3）（4）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬能量方7壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬由于在一般情況下液體焓可看作只是溫度的函數(shù)，故由式(4)可知過(guò)冷區(qū)的液體溫度不變，則摩阻系數(shù)亦不變。由式(3)可求得過(guò)冷區(qū)的長(zhǎng)度為式中，p表示壓降，下標(biāo)SC表示過(guò)冷區(qū)。對(duì)于汽液兩相區(qū)，按壓降或溫降均分為若干個(gè)控制容積，經(jīng)驗(yàn)表明，取200個(gè)以上的控制容積時(shí)，計(jì)算結(jié)果不再受到控制容積數(shù)目的影響。兩相區(qū)焓和比容的計(jì)算（6）（5）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬由于在8壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，下標(biāo)f和g分別表示飽和液體和飽和氣體。（7）將式(6)和(7)代入式(2)，得（8）式(8)可整理成關(guān)于干度

的二次方程式中，（9）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，9壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬容易知道，a>0，b>0和c<0，故b2–4ac>0，二次方程(4-12)必然有兩個(gè)相異的實(shí)根?？紤]到干度值在0和1之間，因此有而方程(9)的另一個(gè)根小于0，沒(méi)有實(shí)際意義。已知了控制容積的出口壓力和干度，就可確定控制容積的出口狀態(tài)，從而由式(3)可確定控制容積的長(zhǎng)度壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬容易10壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬對(duì)兩相區(qū)所有控制容積的計(jì)算長(zhǎng)度求和，可以得到整個(gè)的計(jì)算長(zhǎng)度3.算法設(shè)計(jì)通過(guò)毛細(xì)管的建模和求解，我們可以達(dá)到兩個(gè)主要目的：一是預(yù)測(cè)制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動(dòng)特性，即毛細(xì)管性能預(yù)測(cè)；二是根據(jù)系統(tǒng)對(duì)毛細(xì)管的性能要求，確定毛細(xì)管結(jié)構(gòu)尺寸，即毛細(xì)管選型計(jì)算為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目的，我們需要不同的算法。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬對(duì)兩相11壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖3計(jì)算毛細(xì)管流量的算法流程圖壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖312壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖4計(jì)算毛細(xì)管長(zhǎng)度的算法流程圖壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖413壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.5.3絕熱毛細(xì)管的實(shí)用關(guān)聯(lián)模型從上述建模和求解過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，為了保證差分求解的精度，兩相區(qū)需要?jiǎng)澐窒喈?dāng)多的微元數(shù)，一般需要200~300個(gè)微元。這就意味著上述模型的計(jì)算量比較大。相比之下，建立簡(jiǎn)單快捷的毛細(xì)管模型對(duì)于系統(tǒng)仿真和工程設(shè)計(jì)場(chǎng)合更具有實(shí)用價(jià)值。Bittle等(1998)在對(duì)R-134a、R-22、R-152a和R-410A四種制冷劑進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了以下絕熱毛細(xì)管特性的無(wú)量綱關(guān)聯(lián)式：對(duì)于進(jìn)口為過(guò)冷的情況，對(duì)于進(jìn)口為兩相的情況，(1)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.514壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬以上二式中，無(wú)量綱參數(shù)在等號(hào)右邊以重要性由高到低排列。無(wú)量綱參數(shù)的定義如表1所示。表中，

、和

和分別表示汽化潛熱、表面張力、液體比熱和進(jìn)口過(guò)冷度。式(1)和(2)的適用范圍應(yīng)與測(cè)試范圍相一致。具體的參數(shù)范圍分別是：毛細(xì)管內(nèi)徑0.66~2.29mm，毛細(xì)管長(zhǎng)度0.508~5.08m，冷凝溫度26~52℃，進(jìn)口過(guò)冷度5.6~16.7℃，進(jìn)口干度0~35%。所有試驗(yàn)都保證制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)處于壅塞流動(dòng)狀態(tài)。(2)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬以上二15壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬無(wú)量綱參數(shù)結(jié)構(gòu)尺寸的影響定義意義蒸發(fā)的影響汽泡生長(zhǎng)的影響進(jìn)口壓力的影響進(jìn)口狀態(tài)的影響進(jìn)口狀態(tài)的影響密度的影響粘度的影響流量Lcap/D

1–x

vg/vf

(f–g)/g

m/(Df)1

2345(進(jìn)口過(guò)冷)5(進(jìn)口兩相)6

7

8

表1式(1)和(2)中的無(wú)量綱參數(shù)說(shuō)明小結(jié)：絕熱毛細(xì)管特性的關(guān)聯(lián)式使得毛細(xì)管特性計(jì)算過(guò)程高度簡(jiǎn)化，適合于工程應(yīng)用。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬無(wú)量綱16壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.6壓縮機(jī)模型從系統(tǒng)模擬優(yōu)化角度研究壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型，并不要求準(zhǔn)確反映壓縮機(jī)內(nèi)部的工作過(guò)程，但需要能夠準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)系統(tǒng)性能和其他部件有影響的參數(shù)，并盡可能減少計(jì)算時(shí)間。對(duì)于以裝置模擬為目的壓縮機(jī)模型，側(cè)重于反映對(duì)于系統(tǒng)性能有影響的參數(shù)，目的在于選用合適的壓縮機(jī)，并使之與裝置的其他部件匹配好。5.6.1裝置模擬用壓縮機(jī)模型的要求注意精度與速度的平衡，注意可靠性的保證是對(duì)壓縮機(jī)模擬時(shí)需要非常注意的地方。對(duì)于裝置模擬用壓縮機(jī)模型，主要是要建立壓縮機(jī)的流量與功率與蒸發(fā)器與冷凝器的關(guān)系，以及計(jì)算出其他影響裝置性能的參數(shù)，如排氣溫度。

壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.617壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.6.2小型全封閉活塞式壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型圖1全封閉往復(fù)式壓縮機(jī)示意圖1–氣缸2–機(jī)殼3–電動(dòng)機(jī)如圖1所示全封閉壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)上可認(rèn)為由開(kāi)啟式壓縮機(jī)加上電機(jī)、機(jī)體、機(jī)殼和潤(rùn)滑油組成制冷劑在壓縮機(jī)中的流動(dòng)可分為吸氣溫升過(guò)程，氣缸中壓縮過(guò)程和排氣時(shí)降溫過(guò)程。1.小型全封閉活塞式壓縮機(jī)建模特點(diǎn)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.618壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖2開(kāi)式壓縮p-V圖對(duì)于定轉(zhuǎn)速的小型全封閉壓縮機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速大約在2800轉(zhuǎn)/分左右。在每一轉(zhuǎn)中，存在吸氣和排氣過(guò)程，而且活塞的位移速度不僅取決于電機(jī)轉(zhuǎn)速，還同其在氣缸中的位置有關(guān)，這就決定了在每一轉(zhuǎn)中的吸、排氣流量是不相等的。但從裝置的性能角度出發(fā)，所關(guān)心的還是制冷量產(chǎn)生的用冷效果。因此壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)中存在的流量非連續(xù)性脈動(dòng)對(duì)于裝置整體制冷性能的影響可以忽略，只要計(jì)算壓縮機(jī)每一轉(zhuǎn)的平均流量即可。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖219壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬2.制冷劑流量計(jì)算對(duì)于流量的計(jì)算可以借鑒已有的壓縮機(jī)流量計(jì)算模型式中，為壓縮機(jī)的理論容積輸氣量，為開(kāi)式壓縮機(jī)環(huán)節(jié)吸氣口的制冷劑氣體比容，為輸氣系數(shù)。對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，有。式中，D為缸徑，S為活塞行程，n為轉(zhuǎn)速。i為氣缸數(shù)，對(duì)于小型全封閉壓縮機(jī)，一般有壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬2.20壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬輸氣系數(shù)可以用如下公式計(jì)算分別為容積系數(shù)、壓力系數(shù)、溫度系數(shù)、泄漏系數(shù)。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬輸氣21壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬3.功率計(jì)算壓縮機(jī)的理論功率為指示效率可取有效功率為壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬3.22壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，為摩擦功率。最終的輸入功率為式中，為電機(jī)效率。4.溫度計(jì)算為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，將全封閉壓縮機(jī)的傳熱部分劃成兩大部分。第一部分為氣缸，另外部分為除氣缸外的壓縮機(jī)其他部件?？紤]氣缸的溫度是均勻的壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，23壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬電機(jī)浸在油中將熱量傳給外殼，而油因?yàn)槭艿綌嚢?，傳熱迅速，因此近似認(rèn)為電機(jī)、機(jī)殼、潤(rùn)滑油以及殼腔中的制冷劑氣體都達(dá)到同樣的溫度。將這些部分作為一個(gè)整體，來(lái)計(jì)算其溫度的動(dòng)態(tài)變化。是活塞所作的摩擦功率，為氣缸內(nèi)氣體傳給氣缸壁的熱量，為氣缸壁傳給壓縮機(jī)殼腔內(nèi)制冷劑的熱量。為壓縮機(jī)氣缸的熱容，為氣缸壁的溫度。為全封閉壓縮機(jī)除氣缸以外其余部分熱容之和，為壓縮機(jī)外殼的溫度，為壓縮機(jī)向周?chē)h(huán)境的散熱量，為壓縮機(jī)電機(jī)產(chǎn)生的熱量，為排氣管向殼腔中的散熱，而則是進(jìn)氣在殼體中溫升所吸收的熱量。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬電機(jī)浸24壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.6.3由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理壓縮機(jī)模型可在偏離壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況不大的范圍內(nèi)按上述過(guò)程建立壓縮機(jī)基本模型，然后根據(jù)模型與壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下性能數(shù)據(jù)的偏差乘上一個(gè)修正因子。然而，實(shí)際制冷空調(diào)裝置可能在一個(gè)較大的工況范圍內(nèi)發(fā)生狀態(tài)變化，此時(shí)完全可以利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立更精確的壓縮機(jī)模型。對(duì)于這些只測(cè)試了壓縮機(jī)輸入、輸出平均值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們只能確定一個(gè)總的效率。對(duì)于流量計(jì)算，有對(duì)于功率計(jì)算，有（1）（2）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.625壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬上述兩式中，Vcom和Vth分別是壓縮機(jī)容量流量的實(shí)際值和理論值；Ncom和Nth分別是壓縮機(jī)輸入功率的實(shí)際值和理論值。流量計(jì)算中的總效率就是輸氣系數(shù)，而功率計(jì)算中的總效率與前面的電機(jī)效率是有區(qū)別的，有的文獻(xiàn)中稱(chēng)之為電效率。下面我們來(lái)介紹如何從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、回歸得到輸氣系數(shù)和電效率的計(jì)算關(guān)聯(lián)式的方法和步驟。

首先，根據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)出口氣體狀態(tài)方程可獲得壓縮過(guò)程的多變指數(shù)（3）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬上述26壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，下標(biāo)d和s分別表示排氣和吸氣狀態(tài)。對(duì)于某一壓縮機(jī)而言，不同工況下的壓縮多變指數(shù)基本不變，故k值可取為一個(gè)常數(shù)，如果有n組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則取其平均值。（4）

其次是通過(guò)關(guān)系式(1)獲得各組實(shí)驗(yàn)工況下的輸氣系數(shù)，并尋求一簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)式來(lái)回歸輸氣系數(shù)。對(duì)于不同類(lèi)型的壓縮機(jī)，關(guān)聯(lián)式的形式不盡相同，需要通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀察、分析后進(jìn)行一個(gè)反復(fù)嘗試的過(guò)程。我們?cè)趯?duì)小型制冷空調(diào)裝置常用的活塞式全封閉制冷壓縮機(jī)進(jìn)行多次嘗試后，發(fā)現(xiàn)以下形式的關(guān)聯(lián)式既簡(jiǎn)單，又有較好的回歸精度。式中，

和

是回歸系數(shù)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，27壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬

最后是通過(guò)關(guān)系式(2)獲得各組實(shí)驗(yàn)工況下的電效率，并尋求一簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)式來(lái)回歸電效率。式中，

和

是回歸系數(shù)平均誤差(%)表1小型全封閉制冷壓縮機(jī)熱力性能的模擬效果某活塞式平均誤差(%)壓縮機(jī)某滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)最大誤差(%)最大誤差(%)1.51流量輸入功率排氣溫度2.180.513.443.981.703.111.920.575.894.062.20壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬最后28壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬表1中，誤差的定義分別為最大誤差和平均誤差分別為誤差中的最大值和算術(shù)平均值。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬表29壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.7制冷空調(diào)裝置系統(tǒng)模擬在制冷空調(diào)裝置系統(tǒng)模擬中，要根據(jù)不同的對(duì)象和不同的研究目的進(jìn)行部件模型的組合。例如，對(duì)房間空調(diào)器作國(guó)標(biāo)規(guī)定工況下的系統(tǒng)性能預(yù)測(cè)時(shí)，可以組合成一個(gè)穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)模擬模型，而對(duì)于家用電冰箱的系統(tǒng)性能預(yù)測(cè)，應(yīng)組合成一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)模擬模擬。本文以房間空調(diào)器為例，介紹裝置穩(wěn)態(tài)模擬的基本思路。穩(wěn)態(tài)模擬主要用于預(yù)測(cè)一定工況下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的系統(tǒng)性能，反映了壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流元件（毛細(xì)管）和蒸發(fā)器個(gè)部件之間的耦合特性。5.7.1模擬算法針對(duì)空調(diào)器設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，主要有一下兩種算法：壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.730壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬已知蒸發(fā)器過(guò)熱度、冷凝器過(guò)熱度（毛細(xì)管的內(nèi)徑和并聯(lián)數(shù)給定，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)也已知），求整機(jī)的充注量和毛細(xì)管長(zhǎng)度，以及制冷量、壓縮機(jī)功率等。2.已知系統(tǒng)充注量和毛細(xì)管長(zhǎng)度，求系統(tǒng)性能。（本文不做詳細(xì)介紹）5.7.2穩(wěn)態(tài)模擬實(shí)例模擬結(jié)果說(shuō)明：1）模擬的總體效果令人滿意2）對(duì)毛細(xì)管長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)，除了KC20的誤差稍大之外，其余3種都在3）系統(tǒng)充注量的預(yù)測(cè)結(jié)果是合理的。在2％以?xún)?nèi)，說(shuō)明模型可以對(duì)毛細(xì)管長(zhǎng)度給出良好的預(yù)測(cè)結(jié)果。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬已知蒸31壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖1系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬算法流程圖過(guò)熱度、過(guò)冷度為輸入，充注量、毛細(xì)管長(zhǎng)度為輸出壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖132第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

5.5毛細(xì)管模型5.5.1毛細(xì)管的工作機(jī)理及其對(duì)制冷系統(tǒng)性能的影響1.毛細(xì)管分類(lèi)：(1)絕熱毛細(xì)管（毛細(xì)管裸露在空氣中）(2)非絕熱毛細(xì)管（毛細(xì)管與吸氣管捆綁在一起形成回?zé)釗Q熱器）根據(jù)毛細(xì)管在裝置上的安裝、換熱情況，可以將毛細(xì)管分為：2.制冷劑在毛細(xì)管中的流動(dòng)狀態(tài)毛細(xì)管是一根細(xì)長(zhǎng)的圓管，在常用的制冷空調(diào)裝置范圍內(nèi)，毛細(xì)管長(zhǎng)度一般從幾十厘米到幾米(對(duì)于長(zhǎng)度在1厘米左右的特別短的毛細(xì)管，亦稱(chēng)節(jié)流短管),內(nèi)徑則在1毫米左右。第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析5.533壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖1制冷劑沿毛細(xì)管管長(zhǎng)的壓力分布實(shí)際壓力溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動(dòng)可以分為圖示的四個(gè)流動(dòng)區(qū)域：過(guò)冷液體區(qū)I、亞穩(wěn)態(tài)液體區(qū)II、亞穩(wěn)態(tài)汽液兩相區(qū)III和熱平衡態(tài)汽液兩相區(qū)IV。毛細(xì)管內(nèi)的沿程壓力和制冷劑沿程溫度對(duì)應(yīng)和分別表示制冷劑在的飽和壓力。在裝置運(yùn)行于正常的穩(wěn)定工況時(shí)，毛細(xì)管進(jìn)口是過(guò)冷液體壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖134壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬毛細(xì)管流動(dòng)過(guò)程的具體描述：從圖1中可以看到，IV區(qū)制冷劑壓力下降速度很快，這意味著制冷劑流速迅速上升，可以拉近甚至達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲佟＿@就引出了毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)的另一重要現(xiàn)象，即壅塞流動(dòng)問(wèn)題。制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管后，因流動(dòng)摩擦產(chǎn)生壓降，制冷劑壓力下降。在熱力學(xué)平衡的假設(shè)下，當(dāng)制冷劑壓力下降到液體對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，制冷劑便無(wú)法保持液體狀態(tài)，要發(fā)生由液相到汽相的相變，即閃發(fā)現(xiàn)象。但事實(shí)上，當(dāng)制冷劑壓力下降至液體溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力點(diǎn)時(shí)，制冷劑液體并不立即閃發(fā)。所以，制冷劑液體便在毛細(xì)管內(nèi)形成一個(gè)“過(guò)熱”液體區(qū)II，這一狀態(tài)是很不穩(wěn)定，一旦受到小擾動(dòng)的影響，平衡就會(huì)遭到破壞，故稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài)液區(qū)。到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，液體真正開(kāi)始閃發(fā)。在閃發(fā)的初期，氣泡生成較少，從總體上看仍處于亞穩(wěn)態(tài)區(qū)，即III區(qū)。但這一過(guò)程相當(dāng)短暫，很快過(guò)渡到熱力學(xué)平衡下的汽液兩相流動(dòng)，即IV區(qū)。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬毛細(xì)管35壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖2毛細(xì)管背壓與流量的關(guān)系如果毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)出現(xiàn)壅塞，則制冷劑在毛細(xì)管出口達(dá)到音速。這時(shí)，毛細(xì)管出口處的制冷劑壓力將大于或等于毛細(xì)管的背壓（蒸發(fā)器的進(jìn)口壓力），制冷劑流量也將不再受到毛細(xì)管背壓的影響，如圖2所示。圖2中，實(shí)線表示制冷劑的實(shí)際流量，當(dāng)毛細(xì)管的背壓低于壓力后，制冷劑流量便不再改變；虛線表示如果不考慮壅塞流動(dòng)，那么制冷劑流量在毛細(xì)管背壓低于壓力后將下降，這顯然是不真實(shí)的。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖236壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.5.2絕熱毛細(xì)管分布參數(shù)模型假設(shè)：1）制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動(dòng)為一維絕熱均相流動(dòng)。2）忽略亞穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。1.基本模型連續(xù)性方程能量方程（絕熱）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.537壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬動(dòng)量方程式中，p,v,m,G分別為流體的壓力、比容、質(zhì)流量和質(zhì)流密度，D和L分別為毛細(xì)管內(nèi)徑和長(zhǎng)度，f為沿程摩阻系數(shù)。2.模型的離散連續(xù)性方程上述基本方程無(wú)法直接求解，因此我們要將之改換為離散形式，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。方程的離散采用有限差分方法。（1）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬動(dòng)量方38壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬能量方程動(dòng)量方程式中，下標(biāo)1,2,m分別表示微元的進(jìn)口參數(shù)、出口參數(shù)和平均參數(shù)。對(duì)于過(guò)冷區(qū)，過(guò)冷液體可視作不可壓縮，比容不變，從而式(2)可簡(jiǎn)化為（2）（3）（4）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬能量方39壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬由于在一般情況下液體焓可看作只是溫度的函數(shù)，故由式(4)可知過(guò)冷區(qū)的液體溫度不變，則摩阻系數(shù)亦不變。由式(3)可求得過(guò)冷區(qū)的長(zhǎng)度為式中，p表示壓降，下標(biāo)SC表示過(guò)冷區(qū)。對(duì)于汽液兩相區(qū)，按壓降或溫降均分為若干個(gè)控制容積，經(jīng)驗(yàn)表明，取200個(gè)以上的控制容積時(shí)，計(jì)算結(jié)果不再受到控制容積數(shù)目的影響。兩相區(qū)焓和比容的計(jì)算（6）（5）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬由于在40壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，下標(biāo)f和g分別表示飽和液體和飽和氣體。（7）將式(6)和(7)代入式(2)，得（8）式(8)可整理成關(guān)于干度

的二次方程式中，（9）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，41壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬容易知道，a>0，b>0和c<0，故b2–4ac>0，二次方程(4-12)必然有兩個(gè)相異的實(shí)根。考慮到干度值在0和1之間，因此有而方程(9)的另一個(gè)根小于0，沒(méi)有實(shí)際意義。已知了控制容積的出口壓力和干度，就可確定控制容積的出口狀態(tài)，從而由式(3)可確定控制容積的長(zhǎng)度壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬容易42壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬對(duì)兩相區(qū)所有控制容積的計(jì)算長(zhǎng)度求和，可以得到整個(gè)的計(jì)算長(zhǎng)度3.算法設(shè)計(jì)通過(guò)毛細(xì)管的建模和求解，我們可以達(dá)到兩個(gè)主要目的：一是預(yù)測(cè)制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動(dòng)特性，即毛細(xì)管性能預(yù)測(cè)；二是根據(jù)系統(tǒng)對(duì)毛細(xì)管的性能要求，確定毛細(xì)管結(jié)構(gòu)尺寸，即毛細(xì)管選型計(jì)算為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目的，我們需要不同的算法。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬對(duì)兩相43壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖3計(jì)算毛細(xì)管流量的算法流程圖壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖344壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖4計(jì)算毛細(xì)管長(zhǎng)度的算法流程圖壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖445壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.5.3絕熱毛細(xì)管的實(shí)用關(guān)聯(lián)模型從上述建模和求解過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，為了保證差分求解的精度，兩相區(qū)需要?jiǎng)澐窒喈?dāng)多的微元數(shù)，一般需要200~300個(gè)微元。這就意味著上述模型的計(jì)算量比較大。相比之下，建立簡(jiǎn)單快捷的毛細(xì)管模型對(duì)于系統(tǒng)仿真和工程設(shè)計(jì)場(chǎng)合更具有實(shí)用價(jià)值。Bittle等(1998)在對(duì)R-134a、R-22、R-152a和R-410A四種制冷劑進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了以下絕熱毛細(xì)管特性的無(wú)量綱關(guān)聯(lián)式：對(duì)于進(jìn)口為過(guò)冷的情況，對(duì)于進(jìn)口為兩相的情況，(1)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.546壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬以上二式中，無(wú)量綱參數(shù)在等號(hào)右邊以重要性由高到低排列。無(wú)量綱參數(shù)的定義如表1所示。表中，

、和

和分別表示汽化潛熱、表面張力、液體比熱和進(jìn)口過(guò)冷度。式(1)和(2)的適用范圍應(yīng)與測(cè)試范圍相一致。具體的參數(shù)范圍分別是：毛細(xì)管內(nèi)徑0.66~2.29mm，毛細(xì)管長(zhǎng)度0.508~5.08m，冷凝溫度26~52℃，進(jìn)口過(guò)冷度5.6~16.7℃，進(jìn)口干度0~35%。所有試驗(yàn)都保證制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)處于壅塞流動(dòng)狀態(tài)。(2)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬以上二47壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬無(wú)量綱參數(shù)結(jié)構(gòu)尺寸的影響定義意義蒸發(fā)的影響汽泡生長(zhǎng)的影響進(jìn)口壓力的影響進(jìn)口狀態(tài)的影響進(jìn)口狀態(tài)的影響密度的影響粘度的影響流量Lcap/D

1–x

vg/vf

(f–g)/g

m/(Df)1

2345(進(jìn)口過(guò)冷)5(進(jìn)口兩相)6

7

8

表1式(1)和(2)中的無(wú)量綱參數(shù)說(shuō)明小結(jié)：絕熱毛細(xì)管特性的關(guān)聯(lián)式使得毛細(xì)管特性計(jì)算過(guò)程高度簡(jiǎn)化，適合于工程應(yīng)用。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬無(wú)量綱48壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.6壓縮機(jī)模型從系統(tǒng)模擬優(yōu)化角度研究壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型，并不要求準(zhǔn)確反映壓縮機(jī)內(nèi)部的工作過(guò)程，但需要能夠準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)系統(tǒng)性能和其他部件有影響的參數(shù)，并盡可能減少計(jì)算時(shí)間。對(duì)于以裝置模擬為目的壓縮機(jī)模型，側(cè)重于反映對(duì)于系統(tǒng)性能有影響的參數(shù)，目的在于選用合適的壓縮機(jī)，并使之與裝置的其他部件匹配好。5.6.1裝置模擬用壓縮機(jī)模型的要求注意精度與速度的平衡，注意可靠性的保證是對(duì)壓縮機(jī)模擬時(shí)需要非常注意的地方。對(duì)于裝置模擬用壓縮機(jī)模型，主要是要建立壓縮機(jī)的流量與功率與蒸發(fā)器與冷凝器的關(guān)系，以及計(jì)算出其他影響裝置性能的參數(shù)，如排氣溫度。

壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.649壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.6.2小型全封閉活塞式壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型圖1全封閉往復(fù)式壓縮機(jī)示意圖1–氣缸2–機(jī)殼3–電動(dòng)機(jī)如圖1所示全封閉壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)上可認(rèn)為由開(kāi)啟式壓縮機(jī)加上電機(jī)、機(jī)體、機(jī)殼和潤(rùn)滑油組成制冷劑在壓縮機(jī)中的流動(dòng)可分為吸氣溫升過(guò)程，氣缸中壓縮過(guò)程和排氣時(shí)降溫過(guò)程。1.小型全封閉活塞式壓縮機(jī)建模特點(diǎn)壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.650壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖2開(kāi)式壓縮p-V圖對(duì)于定轉(zhuǎn)速的小型全封閉壓縮機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速大約在2800轉(zhuǎn)/分左右。在每一轉(zhuǎn)中，存在吸氣和排氣過(guò)程，而且活塞的位移速度不僅取決于電機(jī)轉(zhuǎn)速，還同其在氣缸中的位置有關(guān)，這就決定了在每一轉(zhuǎn)中的吸、排氣流量是不相等的。但從裝置的性能角度出發(fā)，所關(guān)心的還是制冷量產(chǎn)生的用冷效果。因此壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)中存在的流量非連續(xù)性脈動(dòng)對(duì)于裝置整體制冷性能的影響可以忽略，只要計(jì)算壓縮機(jī)每一轉(zhuǎn)的平均流量即可。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬圖251壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬2.制冷劑流量計(jì)算對(duì)于流量的計(jì)算可以借鑒已有的壓縮機(jī)流量計(jì)算模型式中，為壓縮機(jī)的理論容積輸氣量，為開(kāi)式壓縮機(jī)環(huán)節(jié)吸氣口的制冷劑氣體比容，為輸氣系數(shù)。對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，有。式中，D為缸徑，S為活塞行程，n為轉(zhuǎn)速。i為氣缸數(shù)，對(duì)于小型全封閉壓縮機(jī)，一般有壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬2.52壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬輸氣系數(shù)可以用如下公式計(jì)算分別為容積系數(shù)、壓力系數(shù)、溫度系數(shù)、泄漏系數(shù)。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬輸氣53壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬3.功率計(jì)算壓縮機(jī)的理論功率為指示效率可取有效功率為壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬3.54壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，為摩擦功率。最終的輸入功率為式中，為電機(jī)效率。4.溫度計(jì)算為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，將全封閉壓縮機(jī)的傳熱部分劃成兩大部分。第一部分為氣缸，另外部分為除氣缸外的壓縮機(jī)其他部件?？紤]氣缸的溫度是均勻的壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬式中，55壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬電機(jī)浸在油中將熱量傳給外殼，而油因?yàn)槭艿綌嚢?，傳熱迅速，因此近似認(rèn)為電機(jī)、機(jī)殼、潤(rùn)滑油以及殼腔中的制冷劑氣體都達(dá)到同樣的溫度。將這些部分作為一個(gè)整體，來(lái)計(jì)算其溫度的動(dòng)態(tài)變化。是活塞所作的摩擦功率，為氣缸內(nèi)氣體傳給氣缸壁的熱量，為氣缸壁傳給壓縮機(jī)殼腔內(nèi)制冷劑的熱量。為壓縮機(jī)氣缸的熱容，為氣缸壁的溫度。為全封閉壓縮機(jī)除氣缸以外其余部分熱容之和，為壓縮機(jī)外殼的溫度，為壓縮機(jī)向周?chē)h(huán)境的散熱量，為壓縮機(jī)電機(jī)產(chǎn)生的熱量，為排氣管向殼腔中的散熱，而則是進(jìn)氣在殼體中溫升所吸收的熱量。壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬電機(jī)浸56壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.6.3由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理壓縮機(jī)模型可在偏離壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況不大的范圍內(nèi)按上述過(guò)程建立壓縮機(jī)基本模型，然后根據(jù)模型與壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下性能數(shù)據(jù)的偏差乘上一個(gè)修正因子。然而，實(shí)際制冷空調(diào)裝置可能在一個(gè)較大的工況范圍內(nèi)發(fā)生狀態(tài)變化，此時(shí)完全可以利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立更精確的壓縮機(jī)模型。對(duì)于這些只測(cè)試了壓縮機(jī)輸入、輸出平均值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們只能確定一個(gè)總的效率。對(duì)于流量計(jì)算，有對(duì)于功率計(jì)算，有（1）（2）壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬5.657壓縮機(jī)與制冷系統(tǒng)數(shù)值分析

第五章制冷系統(tǒng)數(shù)值模擬上述兩式中，Vcom和Vth分別是壓縮機(jī)容量流量的實(shí)際值和理論值；Ncom和Nth分別是壓縮機(jī)輸入功率的實(shí)際值和理論值。流量計(jì)算中的總效率就是輸氣系數(shù)，而功率計(jì)算中的總效率與前面的電機(jī)效率是有區(qū)別的，有的文獻(xiàn)中稱(chēng)之為電效率。下面我們來(lái)介紹如何從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、回歸得到輸氣系數(shù)和電效率的計(jì)算關(guān)聯(lián)式的方法和步驟。

首先，根據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)出口氣體狀態(tài)方程可獲得壓縮過(guò)程的多變