制冷裝置的設(shè)計計算課件

第八章制冷裝置的設(shè)計計算第一節(jié)制冷裝置的設(shè)計原則一、基本原則1.按使用要求和使用條件設(shè)計2.保證在一定工況范圍內(nèi)的穩(wěn)定性3.尋求性能與經(jīng)濟性優(yōu)化IRTofUSST第八章制冷裝置的設(shè)計計算第一節(jié)制冷裝置的設(shè)計原則一12、制冷裝置設(shè)計的一般步驟一、確定裝置類型結(jié)構(gòu)二、按設(shè)計工況確定負荷三、制冷設(shè)備設(shè)計四、非設(shè)計工況校核IRTofUSST2、制冷裝置設(shè)計的一般步驟一、確定裝置類型結(jié)構(gòu)IRTof2第二節(jié)冷負荷計算用冷場合的冷負荷是指為了使冷間內(nèi)的空氣溫度達到所要求的值而需要的冷量。IRTofUSST第二節(jié)冷負荷計算用冷場合的冷負荷是指為了使冷間內(nèi)的空氣溫度3一、靜態(tài)負荷計算方法1、滲入熱的計算：IRTofUSST一、靜態(tài)負荷計算方法1、滲入熱的計算：IRTofUSS4IRTofUSSTIRTofUSST5IRTofUSSTIRTofUSST6IRTofUSSTIRTofUSST7IRTofUSSTIRTofUSST8IRTofUSSTIRTofUSST9是指凍結(jié)貨物由于運輸途中受熱，部分解凍融化，而用制冷裝置再次冷卻、凍結(jié)它，使它回復到原來的凍結(jié)狀態(tài)。IRTofUSST是指凍結(jié)貨物由于運輸途中受熱，部分解凍融化，而用10一方面，為保持蔬菜和水果的新鮮，要維持冷間空氣中的氧含量。另一方面，外界新鮮空氣的通風量還必須滿足室內(nèi)人員的衛(wèi)生要求。根據(jù)我國有關(guān)規(guī)定，通風量應按每人每小時30m3的新鮮空氣來計算。IRTofUSST一方面，為保持蔬菜和水果的新鮮，要維持冷間空11IRTofUSSTIRTofUSST12IRTofUSSTIRTofUSST13IRTofUSSTIRTofUSST14參考課本（不要求計算，要知道負荷是動態(tài)變化）二、動態(tài)負荷計算冷負荷是指為了使冷間內(nèi)的空氣溫度達到所要求的值而需要的冷量。得熱是指冷間內(nèi)得到來自各種因素所產(chǎn)生的熱量。從動態(tài)觀點看，雖然得熱是產(chǎn)生冷負荷的根源，但由于進入冷間內(nèi)的得熱并不會馬上引起冷間內(nèi)空氣溫度的變化，當中存在延遲，因此得熱與冷負荷并不完全相等。IRTofUSST參考課本（不要求計算，要知道負荷是動態(tài)變化）二、動態(tài)負荷計算15

第三節(jié)單級壓縮制冷循環(huán)的計算機模擬

一、單級壓縮蒸汽制冷循環(huán)的計算機分析IRTofUSST第三節(jié)單級壓縮制冷循環(huán)的計算機模擬16第三節(jié)單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)的計算機模擬

最常見的制冷裝置如家用冰箱、家用空調(diào)器等均采用單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)。

對于單級蒸氣壓縮制冷理論循環(huán)的計算機分析是一種非常簡化的制冷循環(huán)模擬，可以作為實際制冷裝置模擬的基礎(chǔ)。

IRTofUSST第三節(jié)單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)的計算機模擬最常17

IRTofUSST圖8-7示出了單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)的lgp–h圖。查表可以計算出所要求的各個量，但每次計算都比較復雜。用計算機計算

雖然編程需要花時間，但以后每次計算特別快，這對于工況等參數(shù)改變時的分析特別能體現(xiàn)出其優(yōu)勢。

IRTofUSST圖8-7示出了單級蒸氣壓縮18

假定輸入?yún)?shù)為4個：蒸發(fā)溫度Te，冷凝溫度Tc，壓縮機吸氣過熱度Te，冷凝器過冷度Tc。按理論循環(huán)的假設(shè)條件，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度均為定值，系統(tǒng)的流動阻力忽略不計。壓縮過程為等熵過程，節(jié)流過程為等焓過程。循環(huán)的制冷量

單位容積制冷量

單位理論熱負荷

制冷系數(shù)

IRTofUSST假定輸入?yún)?shù)為4個：蒸發(fā)溫度Te，冷凝溫度Tc19圖8-8為計算單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)性能的程序框圖。由T0求p0T1=T0+T0,p1=p0由T1,p1求v1,s1,h1由TK求pKp2=pK，s2=s1由p2,s2求T2,h2T4=TK-TK,p4=pK由T4,p4求h4求q0,qv,qk,w0,結(jié)束給T0,Tk,T0,Tk賦值IRTofUSST圖8-8為計算單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)性能的程序框圖。由T0求20上述程序的用途因為該種計算中只需要知道制冷工質(zhì)的熱力性質(zhì)，與工質(zhì)的傳輸性質(zhì)以及具體的裝置結(jié)構(gòu)均無關(guān)

所以可以方便地求出當蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機吸氣過熱度、冷凝器過冷度變化時，理論制冷循環(huán)性能的變化

現(xiàn)經(jīng)常被用來比較不同工質(zhì)的性能

IRTofUSST上述程序的用途因為該種計算中只需要知道制冷工質(zhì)的熱力性質(zhì)，與21使用上述方法存在的問題因為對于一般的制冷裝置來講，當蒸發(fā)溫度、冷凝溫度變化時，其壓縮機吸氣過熱度、冷凝器過冷度也會變化，定值假定是不符合實際情況的。所以上面分析過程沒有牽涉到外界環(huán)境對于實際裝置的影響方法雖然簡單，但同實際裝置性能之間是有差距，不能預測外界環(huán)境變化時制冷裝置的性能變化。IRTofUSST使用上述方法存在的問題因為對于一般的制冷裝置來講，當蒸發(fā)溫度22單級壓縮蒸氣制冷裝置的計算機模擬

部件模型

在計算機模擬時，并不能任意指定狀態(tài)，如蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過熱度、過冷度，而是應該能把這些參數(shù)正確地計算出來。在模型和算法的選取上，應當根據(jù)實際需要，在精度、計算穩(wěn)定性和運算速度之間達到平衡。單級壓縮蒸氣制冷裝置的計算機模擬23

對于一個簡單的單級蒸氣壓縮制冷裝置，設(shè)其由往復活塞式壓縮機、毛細管、冷凝器與蒸發(fā)器這四大件組成。蒸發(fā)器與換熱器均采用干式換熱器，其本身熱容可以忽略不計，這兩個換熱器均采用溫度不變的空氣冷卻。建立各個部件的模型

壓縮機模型

毛細管模型

3.蒸發(fā)器和冷凝器模型

4.圍護結(jié)構(gòu)模型5.充注量計算模型要求模擬壓縮機開機過程到系統(tǒng)接近穩(wěn)定的整個過程

則主要是要預測制冷劑狀態(tài)及制冷量隨時間的變化

對于一個簡單的單級蒸氣壓縮制冷裝置，設(shè)其由往復241.壓縮機模型

對于制冷裝置來講，活塞在一個運轉(zhuǎn)周期中的流量的變化，是一個頻率過高的信號，

可以取每個周期的平均值來濾掉該高頻信號壓縮機進出口狀態(tài)對于壓縮機流量的影響是沒有時間遲延的

壓縮機流量計算的模型可以采用穩(wěn)態(tài)模型,功率則可根據(jù)理論功和壓縮機的效率確定.所以IRTofUSST1.壓縮機模型對于制冷裝置來講，活塞在一個運25（8-46）

（8-47）

上面式中，mcom，N分別表示壓縮機的制冷劑流量與功率；，Vh，分別為壓縮機的輸氣系數(shù)、理論容積輸氣量，電效率；pc，pe，vs，m分別表示冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、吸氣比容、多變指數(shù)。

IRTofUSST（8-46）（8-47）上面式中，mcom，N分別262.毛細管模型

毛細管中制冷劑的流速很高，制冷劑流過毛細管所需要的時間也遠小于系統(tǒng)的時間常數(shù)，因此毛細管進出口狀態(tài)的影響也可以認為是即時的其模型采用穩(wěn)態(tài)模型

因為管內(nèi)流體流動的高度非線性，各種較為精確的分布參數(shù)模型在數(shù)值求解時速度較慢且存在計算的穩(wěn)定性問題

所以建立精確，同時又簡單、通用的毛細管模型對于實際裝置的設(shè)計與優(yōu)化具有重要意義

IRTofUSST2.毛細管模型毛細管中制冷劑的流速很高，制冷劑流27對于一維等焓均相流動，有如下控制方程

（8-48）

式中，p,v,G分別為流體的壓力、比容和質(zhì)流密度，D和L分別為毛細管內(nèi)徑和長度，f為沿程摩阻系數(shù)。

下面介紹的絕熱毛細管的近似積分模型是一種較好的模型。

IRTofUSST對于一維等焓均相流動，有如下控制方程（8-48）28(1)過冷區(qū)模型

過冷區(qū)液體比容和沿程摩阻系數(shù)可認為不變，對上式積分，得過冷區(qū)長度

（8-49）

式中，pSC表示過冷區(qū)壓降，下標SC表示過冷區(qū)。

IRTofUSST(1)過冷區(qū)模型過冷區(qū)液體比容和沿程摩阻系數(shù)可認為29(2)兩相區(qū)模型

用p1和v1表示兩相區(qū)的進口壓力和比容，p2和v2表示兩相區(qū)的出口壓力和比容。建立如下經(jīng)驗方程

（8-50）

因沿程摩阻系數(shù)f變化不大，故在積分過程中設(shè)為定值，取進出口摩阻系數(shù)之算術(shù)平均。得二相區(qū)長度（8-51）

k1是一個僅與邊界條件相關(guān)的常量（8-52）

IRTofUSST(2)兩相區(qū)模型用p1和v1表示兩相區(qū)的進口壓力30(3)過熱區(qū)模型

對于低壓下的過熱氣體，可近似看作理想氣體。因此在等焓過程中溫度不變

（8-53）

式中，T和R分別是絕對溫度和氣體常數(shù)。

由式（5-22）得

（8-54）

將式（5-22）和（5-23）代入方程（5-17）并積分，得過熱區(qū)長度（8-55)式中，下標1和2分別表示過熱區(qū)的進口和出口參數(shù)。

IRTofUSST(3)過熱區(qū)模型對于低壓下的過熱氣體，可近似看作理想氣31在實際計算中，為方便起見，取(4)壅塞流

當工質(zhì)在毛細管出口處的流速達到當?shù)匾羲贂r，毛細管處于壅塞流動。此時毛細管出口壓力大于或等于背壓

背壓的降低對毛細管質(zhì)流率已無影響。此時的質(zhì)流率GC稱為毛細管的壅塞質(zhì)流率或臨界質(zhì)流率，可按式（8-56）至（8-57）計算

IRTofUSST在實際計算中，為方便起見，取(4)壅塞流32（8-56）

（8-57）

（8-58）

式（8-56）至（8-58）表明毛細管的臨界質(zhì)流量只是當?shù)馗啥群椭评鋭嵛镄缘暮瘮?shù)，而與毛細管結(jié)構(gòu)尺寸無關(guān)。式（8-57）和（8-58）可以由制冷劑熱物性數(shù)據(jù)擬合成關(guān)聯(lián)式。另外，為了簡化計算，若在過冷流動或過熱流動中發(fā)生壅塞，分別按飽和液體和飽和氣體處理。IRTofUSST（8-56）（8-57）（8-58）式（33(5)其他參數(shù)的確定

對于毛細管流動的沿程摩阻系數(shù)f的計算，采用Churchill關(guān)聯(lián)式：

（8-59）

上面關(guān)聯(lián)式可覆蓋整個Re數(shù)區(qū)域，且考慮了毛細管內(nèi)粗糙度的影響，一般毛細管相對粗糙度約為3.27104。

對于兩相區(qū)的動力粘度TP按下式計算。

（8-60）

IRTofUSST(5)其他參數(shù)的確定對于毛細管流動的沿程摩阻系數(shù)34(6)管長計算

(7)質(zhì)流量計算在裝置仿真中，毛細管的結(jié)構(gòu)尺寸都是已知的，而需要求得的是流量等參數(shù)。其基本實現(xiàn)步驟如下：在進口狀態(tài)及出口背壓已知條件下

先要確定進口有無過冷，過冷度有多大

一般情況：毛細管進口為過冷，出口為二相

管長=過冷區(qū)管長+二相區(qū)的管長

其它情況：先確定存在哪幾相

總的管長=各相的長度之和(6)管長計算(7)質(zhì)流量計算在進口狀態(tài)35步驟1：假設(shè)毛細管的出口壓力等于其背壓，結(jié)合進口條件，確定毛細管內(nèi)是否存在過冷、兩相或過熱流動區(qū)域及存在的各流動區(qū)域的進、出口狀態(tài)，并求出毛細管出口為背壓時的壅塞質(zhì)流率G0。

步驟2：假定毛細管的流量為G0，對于存在的各流動區(qū)域，計算該區(qū)域的長度，并將不同流動區(qū)域的計算長度相加后得到毛細管的計算長度。

步驟3：將毛細管的計算長度與實際長度比較。若計算長度在誤差限之內(nèi)，則毛細管出口的壓力等于背壓，質(zhì)流率等于G0。若計算長度偏長，則說明實際質(zhì)流率大于G0，毛細管的出口壓力高于背壓，此時需要重新假定新的出口壓力，重復以上的過程。若計算長度偏短，則說明實際質(zhì)流率小于G0，不出現(xiàn)壅塞，出口壓力等于背壓，此時只要在小于G0的質(zhì)流率范圍內(nèi)搜索一個正確的質(zhì)流率。

IRTofUSST步驟1：假設(shè)毛細管的出口壓力等于其背壓，結(jié)合進口條件，確定毛363.蒸發(fā)器和冷凝器模型

(8-61)(8-62)

建模與求解中忽略蒸發(fā)器與冷凝器中制冷劑的阻力損失，制冷劑兩相區(qū)的溫度可近似認為是一致的

因此系統(tǒng)不必采用分布參數(shù)模型，只要將兩器按過冷、二相、過冷分成幾個大塊即可。對于冷凝器，根據(jù)制冷劑的質(zhì)量和能量守恒方程式，IRTofUSST3.蒸發(fā)器和冷凝器模型(8-61)(8-62)37

其中，M,h,m分別為制冷劑的質(zhì)量、焓和質(zhì)流率；q為總的熱流；下標SH,TP和SC分別表示換熱器的過熱區(qū)、兩相區(qū)和過冷區(qū)。令(8-63)(8-64)式(8-63)和(8-64)在一個短的時間步長內(nèi)積分得：(8-65)(8-66)

式中，上標1和0分別表示當前時刻和上一時刻的物理量。

IRTofUSST其中，M,h,m分別為制冷劑的質(zhì)量、焓和質(zhì)流率；38

當進出口流量、進口焓值已知時，冷凝器中其它參數(shù)仍然需要通過迭代才能確定。對于上述模型進行求解的一種較為穩(wěn)定的算法是質(zhì)量引導法，把質(zhì)量平衡作為迭代標準。IRTofUSST當進出口流量、進口焓值已知時，冷凝器中其它參數(shù)仍39估計一個冷凝壓力

根據(jù)能量守恒方程式計算出高壓側(cè)制冷劑的狀態(tài)和質(zhì)量，從而可得高壓側(cè)的制冷劑總質(zhì)量

將該值和由式(5-34)計算出的質(zhì)量值進行比較

誤差小于允許范圍

yes依次計算出其他狀態(tài)參數(shù)

no估計一個冷凝壓力根據(jù)能量守恒方程式計算出高壓側(cè)制冷劑的狀態(tài)40

單級壓縮蒸汽制冷裝置的計算機模擬圖IRTofUSST參看教材單級壓縮蒸汽制冷裝置的計算機模擬圖IRTofUSST參41第四節(jié)制冷裝置的特性分析一、壓縮制冷機組的性能分析IRTofUSST第四節(jié)制冷裝置的特性分析一、壓縮制冷機組的性能分析IRT421、壓縮冷凝機組的性能分析IRTofUSST1、壓縮冷凝機組的性能分析IRTofUSST43數(shù)學分析：IRTofUSST數(shù)學分析：IRTofUSST44IRTofUSSTIRTofUSST45IRTofUSSTIRTofUSST46IRTofUSSTIRTofUSST472、單元制冷機組的特性分析單元制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機、冷凝器、節(jié)流機構(gòu)和蒸發(fā)器組成。IRTofUSST2、單元制冷機組的特性分析單元制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機、冷凝器、48制冷裝置的設(shè)計計算課件49IRTofUSSTIRTofUSST50IRTofUSSTIRTofUSST513、熱泵特性分析制冷量、蒸發(fā)溫度、冷凝器進風溫度、蒸發(fā)器進風溫度的關(guān)系IRTofUSST3、熱泵特性分析制冷量、蒸發(fā)溫度、冷凝器進風溫度、蒸發(fā)器進風52制冷量、膨脹閥容量關(guān)系IRTofUSST制冷量、膨脹閥容量關(guān)系IRTofUSST53風冷熱泵的容量確定：IRTofUSST風冷熱泵的容量確定：IRTofUSST54IRTofUSSTIRTofUSST55第五節(jié)制冷裝置優(yōu)化與計算機輔助設(shè)計參考教材（不要求）IRTofUSST第五節(jié)制冷裝置優(yōu)化與計算機輔助設(shè)計參考教材（不要求）IRT56

第八章制冷裝置的設(shè)計計算第一節(jié)制冷裝置的設(shè)計原則一、基本原則1.按使用要求和使用條件設(shè)計2.保證在一定工況范圍內(nèi)的穩(wěn)定性3.尋求性能與經(jīng)濟性優(yōu)化IRTofUSST第八章制冷裝置的設(shè)計計算第一節(jié)制冷裝置的設(shè)計原則一572、制冷裝置設(shè)計的一般步驟一、確定裝置類型結(jié)構(gòu)二、按設(shè)計工況確定負荷三、制冷設(shè)備設(shè)計四、非設(shè)計工況校核IRTofUSST2、制冷裝置設(shè)計的一般步驟一、確定裝置類型結(jié)構(gòu)IRTof58第二節(jié)冷負荷計算用冷場合的冷負荷是指為了使冷間內(nèi)的空氣溫度達到所要求的值而需要的冷量。IRTofUSST第二節(jié)冷負荷計算用冷場合的冷負荷是指為了使冷間內(nèi)的空氣溫度59一、靜態(tài)負荷計算方法1、滲入熱的計算：IRTofUSST一、靜態(tài)負荷計算方法1、滲入熱的計算：IRTofUSS60IRTofUSSTIRTofUSST61IRTofUSSTIRTofUSST62IRTofUSSTIRTofUSST63IRTofUSSTIRTofUSST64IRTofUSSTIRTofUSST65是指凍結(jié)貨物由于運輸途中受熱，部分解凍融化，而用制冷裝置再次冷卻、凍結(jié)它，使它回復到原來的凍結(jié)狀態(tài)。IRTofUSST是指凍結(jié)貨物由于運輸途中受熱，部分解凍融化，而用66一方面，為保持蔬菜和水果的新鮮，要維持冷間空氣中的氧含量。另一方面，外界新鮮空氣的通風量還必須滿足室內(nèi)人員的衛(wèi)生要求。根據(jù)我國有關(guān)規(guī)定，通風量應按每人每小時30m3的新鮮空氣來計算。IRTofUSST一方面，為保持蔬菜和水果的新鮮，要維持冷間空67IRTofUSSTIRTofUSST68IRTofUSSTIRTofUSST69IRTofUSSTIRTofUSST70參考課本（不要求計算，要知道負荷是動態(tài)變化）二、動態(tài)負荷計算冷負荷是指為了使冷間內(nèi)的空氣溫度達到所要求的值而需要的冷量。得熱是指冷間內(nèi)得到來自各種因素所產(chǎn)生的熱量。從動態(tài)觀點看，雖然得熱是產(chǎn)生冷負荷的根源，但由于進入冷間內(nèi)的得熱并不會馬上引起冷間內(nèi)空氣溫度的變化，當中存在延遲，因此得熱與冷負荷并不完全相等。IRTofUSST參考課本（不要求計算，要知道負荷是動態(tài)變化）二、動態(tài)負荷計算71

第三節(jié)單級壓縮制冷循環(huán)的計算機模擬

一、單級壓縮蒸汽制冷循環(huán)的計算機分析IRTofUSST第三節(jié)單級壓縮制冷循環(huán)的計算機模擬72第三節(jié)單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)的計算機模擬

最常見的制冷裝置如家用冰箱、家用空調(diào)器等均采用單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)。

對于單級蒸氣壓縮制冷理論循環(huán)的計算機分析是一種非常簡化的制冷循環(huán)模擬，可以作為實際制冷裝置模擬的基礎(chǔ)。

IRTofUSST第三節(jié)單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)的計算機模擬最常73

IRTofUSST圖8-7示出了單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)的lgp–h圖。查表可以計算出所要求的各個量，但每次計算都比較復雜。用計算機計算

雖然編程需要花時間，但以后每次計算特別快，這對于工況等參數(shù)改變時的分析特別能體現(xiàn)出其優(yōu)勢。

IRTofUSST圖8-7示出了單級蒸氣壓縮74

假定輸入?yún)?shù)為4個：蒸發(fā)溫度Te，冷凝溫度Tc，壓縮機吸氣過熱度Te，冷凝器過冷度Tc。按理論循環(huán)的假設(shè)條件，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度均為定值，系統(tǒng)的流動阻力忽略不計。壓縮過程為等熵過程，節(jié)流過程為等焓過程。循環(huán)的制冷量

單位容積制冷量

單位理論熱負荷

制冷系數(shù)

IRTofUSST假定輸入?yún)?shù)為4個：蒸發(fā)溫度Te，冷凝溫度Tc75圖8-8為計算單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)性能的程序框圖。由T0求p0T1=T0+T0,p1=p0由T1,p1求v1,s1,h1由TK求pKp2=pK，s2=s1由p2,s2求T2,h2T4=TK-TK,p4=pK由T4,p4求h4求q0,qv,qk,w0,結(jié)束給T0,Tk,T0,Tk賦值IRTofUSST圖8-8為計算單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)性能的程序框圖。由T0求76上述程序的用途因為該種計算中只需要知道制冷工質(zhì)的熱力性質(zhì)，與工質(zhì)的傳輸性質(zhì)以及具體的裝置結(jié)構(gòu)均無關(guān)

所以可以方便地求出當蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機吸氣過熱度、冷凝器過冷度變化時，理論制冷循環(huán)性能的變化

現(xiàn)經(jīng)常被用來比較不同工質(zhì)的性能

IRTofUSST上述程序的用途因為該種計算中只需要知道制冷工質(zhì)的熱力性質(zhì)，與77使用上述方法存在的問題因為對于一般的制冷裝置來講，當蒸發(fā)溫度、冷凝溫度變化時，其壓縮機吸氣過熱度、冷凝器過冷度也會變化，定值假定是不符合實際情況的。所以上面分析過程沒有牽涉到外界環(huán)境對于實際裝置的影響方法雖然簡單，但同實際裝置性能之間是有差距，不能預測外界環(huán)境變化時制冷裝置的性能變化。IRTofUSST使用上述方法存在的問題因為對于一般的制冷裝置來講，當蒸發(fā)溫度78單級壓縮蒸氣制冷裝置的計算機模擬

部件模型

在計算機模擬時，并不能任意指定狀態(tài)，如蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過熱度、過冷度，而是應該能把這些參數(shù)正確地計算出來。在模型和算法的選取上，應當根據(jù)實際需要，在精度、計算穩(wěn)定性和運算速度之間達到平衡。單級壓縮蒸氣制冷裝置的計算機模擬79

對于一個簡單的單級蒸氣壓縮制冷裝置，設(shè)其由往復活塞式壓縮機、毛細管、冷凝器與蒸發(fā)器這四大件組成。蒸發(fā)器與換熱器均采用干式換熱器，其本身熱容可以忽略不計，這兩個換熱器均采用溫度不變的空氣冷卻。建立各個部件的模型

壓縮機模型

毛細管模型

3.蒸發(fā)器和冷凝器模型

4.圍護結(jié)構(gòu)模型5.充注量計算模型要求模擬壓縮機開機過程到系統(tǒng)接近穩(wěn)定的整個過程

則主要是要預測制冷劑狀態(tài)及制冷量隨時間的變化

對于一個簡單的單級蒸氣壓縮制冷裝置，設(shè)其由往復801.壓縮機模型

對于制冷裝置來講，活塞在一個運轉(zhuǎn)周期中的流量的變化，是一個頻率過高的信號，

可以取每個周期的平均值來濾掉該高頻信號壓縮機進出口狀態(tài)對于壓縮機流量的影響是沒有時間遲延的

壓縮機流量計算的模型可以采用穩(wěn)態(tài)模型,功率則可根據(jù)理論功和壓縮機的效率確定.所以IRTofUSST1.壓縮機模型對于制冷裝置來講，活塞在一個運81（8-46）

（8-47）

上面式中，mcom，N分別表示壓縮機的制冷劑流量與功率；，Vh，分別為壓縮機的輸氣系數(shù)、理論容積輸氣量，電效率；pc，pe，vs，m分別表示冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、吸氣比容、多變指數(shù)。

IRTofUSST（8-46）（8-47）上面式中，mcom，N分別822.毛細管模型

毛細管中制冷劑的流速很高，制冷劑流過毛細管所需要的時間也遠小于系統(tǒng)的時間常數(shù)，因此毛細管進出口狀態(tài)的影響也可以認為是即時的其模型采用穩(wěn)態(tài)模型

因為管內(nèi)流體流動的高度非線性，各種較為精確的分布參數(shù)模型在數(shù)值求解時速度較慢且存在計算的穩(wěn)定性問題

所以建立精確，同時又簡單、通用的毛細管模型對于實際裝置的設(shè)計與優(yōu)化具有重要意義

IRTofUSST2.毛細管模型毛細管中制冷劑的流速很高，制冷劑流83對于一維等焓均相流動，有如下控制方程

（8-48）

式中，p,v,G分別為流體的壓力、比容和質(zhì)流密度，D和L分別為毛細管內(nèi)徑和長度，f為沿程摩阻系數(shù)。

下面介紹的絕熱毛細管的近似積分模型是一種較好的模型。

IRTofUSST對于一維等焓均相流動，有如下控制方程（8-48）84(1)過冷區(qū)模型

過冷區(qū)液體比容和沿程摩阻系數(shù)可認為不變，對上式積分，得過冷區(qū)長度

（8-49）

式中，pSC表示過冷區(qū)壓降，下標SC表示過冷區(qū)。

IRTofUSST(1)過冷區(qū)模型過冷區(qū)液體比容和沿程摩阻系數(shù)可認為85(2)兩相區(qū)模型

用p1和v1表示兩相區(qū)的進口壓力和比容，p2和v2表示兩相區(qū)的出口壓力和比容。建立如下經(jīng)驗方程

（8-50）

因沿程摩阻系數(shù)f變化不大，故在積分過程中設(shè)為定值，取進出口摩阻系數(shù)之算術(shù)平均。得二相區(qū)長度（8-51）

k1是一個僅與邊界條件相關(guān)的常量（8-52）

IRTofUSST(2)兩相區(qū)模型用p1和v1表示兩相區(qū)的進口壓力86(3)過熱區(qū)模型

對于低壓下的過熱氣體，可近似看作理想氣體。因此在等焓過程中溫度不變

（8-53）

式中，T和R分別是絕對溫度和氣體常數(shù)。

由式（5-22）得

（8-54）

將式（5-22）和（5-23）代入方程（5-17）并積分，得過熱區(qū)長度（8-55)式中，下標1和2分別表示過熱區(qū)的進口和出口參數(shù)。

IRTofUSST(3)過熱區(qū)模型對于低壓下的過熱氣體，可近似看作理想氣87在實際計算中，為方便起見，取(4)壅塞流

當工質(zhì)在毛細管出口處的流速達到當?shù)匾羲贂r，毛細管處于壅塞流動。此時毛細管出口壓力大于或等于背壓

背壓的降低對毛細管質(zhì)流率已無影響。此時的質(zhì)流率GC稱為毛細管的壅塞質(zhì)流率或臨界質(zhì)流率，可按式（8-56）至（8-57）計算

IRTofUSST在實際計算中，為方便起見，取(4)壅塞流88（8-56）

（8-57）

（8-58）

式（8-56）至（8-58）表明毛細管的臨界質(zhì)流量只是當?shù)馗啥群椭评鋭嵛镄缘暮瘮?shù)，而與毛細管結(jié)構(gòu)尺寸無關(guān)。式（8-57）和（8-58）可以由制冷劑熱物性數(shù)據(jù)擬合成關(guān)聯(lián)式。另外，為了簡化計算，若在過冷流動或過熱流動中發(fā)生壅塞，分別按飽和液體和飽和氣體處理。IRTofUSST（8-56）（8-57）（8-58）式（89(5)其他參數(shù)的確定

對于毛細管流動的沿程摩阻系數(shù)f的計算，采用Churchill關(guān)聯(lián)式：

（8-59）

上面關(guān)聯(lián)式可覆蓋整個Re數(shù)區(qū)域，且考慮了毛細管內(nèi)粗糙度的影響，一般毛細管相對粗糙度約為3.27104。

對于兩相區(qū)的動力粘度TP按下式計算。

（8-60）

IRTofUSST(5)其他參數(shù)的確定對于毛細管流動的沿程摩阻系數(shù)90(6)管長計算

(7)質(zhì)流量計算在裝置仿真中，毛細管的結(jié)構(gòu)尺寸都是已知的，而需要求得的是流量等參數(shù)。其基本實現(xiàn)步驟如下：在進口狀態(tài)及出口背壓已知條件下

先要確定進口有無過冷，過冷度有多大

一般情況：毛細管進口為過冷，出口為二相

管長=過冷區(qū)管長+二相區(qū)的管長

其它情況：先確定存在哪幾相

總的管長=各相的長度之和(6)管長計算(7)質(zhì)流量計算在進口狀態(tài)91步驟1：假設(shè)毛細管的出口壓力等于其背壓，結(jié)合進口條件，確定毛細管內(nèi)是否存在過冷、兩相或過熱流動區(qū)域及存在的各流動區(qū)域的進、出口狀態(tài)，并求出毛細管出口為背壓時的壅塞質(zhì)流率G0。

步驟2：假定毛細管的流量為G0，對于存在的各流動區(qū)域，計算該區(qū)域的長度，并將不同流動區(qū)域的計算長度相加后得到毛細管的計算長度。

步驟3：將毛細管的計算長度與實際長度比較。若計算長度在誤差限之內(nèi)，則毛細管出口的壓力等于背壓，質(zhì)流率等于G0。若計算長度偏長，則說明實際質(zhì)流率大于G0，毛細管的出口壓力高于背壓，此時需要重新假定新的出口壓力，重復以上的過程。若計算長度偏短，則說明實際質(zhì)流率小于G0，不出現(xiàn)壅塞，出口壓力等于背壓，此時只要在小于G0的質(zhì)流率范圍內(nèi)搜索一個正確的質(zhì)流率。

IRTofUSST步驟1：假設(shè)毛細管的出口壓力等于其背壓，結(jié)合進口條件，確定毛923.蒸發(fā)器和冷凝器模型

(8-61)(8-62)

建模與求解中忽略蒸發(fā)器與冷凝器中制冷劑的阻力損失，制冷劑兩相區(qū)的溫