螺杆式风冷冷水机组动态模型的开发及验证

给出了螺杆式风冷冷水机组动态过程模型。机组的高、低压段被分成制冷剂侧、管壁、以及水或空气侧三个控制容积。针对每个控制容积建立了质量和能量平衡的微分方程。由于压缩机和热力膨胀阀具有较小的热惯性 ,因而采用稳态模型描述压缩过程和膨胀过程。膨胀阀感温包中的制冷剂温度对于蒸发器出口温度的延迟用一阶惯性环节来描述。通过“预测 -校正”和“自适应步长”方法实现了系统仿真 ,仿真结果与测试数据吻合良好。     

适于低温的双级压缩热泵热水器动态仿真模型

建立了双级压缩空气源热泵的动态仿真模型。对压缩机、膨胀阀以及换热器分别建立部件模型。由于压缩机和膨胀阀的热惯性较小,所以采用稳态模型来描述。蒸发器和冷凝器部件建立动态模型时,针对制冷剂侧、管壁、以及载冷剂侧三个控制容积,分别建立控制方程。最后,通过参数耦合,建立系统仿真模型。     

冷库用翅片管风冷式冷凝器仿真与实验研究

针对某一低温实验冷库的翅片管式风冷冷凝器,建立其稳态分布参数数学模型。从冷凝器的结构型式入手,详细分析了换热管路的布置方式,针对制冷剂与空气间的流动换热方式,在热质平衡原理的基础上以划分微元的方式建立了冷凝器的稳态分布参数数学模型。最后,实验验证仿真数学模型的准确性。在-25℃、-30℃、-35℃和-40℃等四种库温点下进行了稳态实验,测得了四种库温点下冷凝器各监测点的温度和制冷剂侧、空气侧的换热量,分析了制冷剂冷凝过程中过热、两相和过冷状态的变化以及各个状态区的长度。然后以实验工况为计算条件,运行仿真计算程序,得到了四种库温点下冷凝器各监测点的温度和制冷剂侧、空气侧换热量的计算值,通过曲线图分析了计算值和实测值之间的偏差,验证了换热模型的准确性。结果表明:模型具有一定的可靠性和精度,可为该类装置的以及整个冷库系统的仿真和优化设计提供了一定的理论基础。     

电子膨胀阀对电动汽车空调系统的调节特性研究

电子膨胀阀是电动汽车空调系统的主要调控部件, 探究其调节特性对于制定系统控制策略具有重要意义. 本文搭建了以 R134a 为制冷剂的电动汽车空调系统实验台, 研究了电子膨胀阀调节过程中, 空调系统内制冷剂流量和压力的动态变化规律, 分析了不同压缩机转速下, 阀开度对系统制冷量、 空调箱出风温度、 压缩机功耗和系统COP 等性能参数的影响. 结果表明: 阀前制冷剂相态是影响电子膨胀阀调节时系统压力变化强弱的重要因素.在阀前制冷剂为过冷液态时, 调节阀开度对系统压力影响更大, 并且在阀前制冷剂具有较大过冷度( 大于10 ℃ )时, 下调阀开度会导致短时间的过节流造成系统压力大幅波动; 系统中制冷剂循环流量与阀开度呈线性变化趋势,不受阀前制冷剂相态的影响. 在实验工况下,100% 阀开度对应的制冷剂循环流量为97.2 ~115 .5 kg/h, 阀开度每下调10% , 系统中制冷剂循环流量下降6 % ~9 % .     

热力膨胀阀在空气源热泵热水器系统中稳定特性的实验研究

本文对热力膨胀阀在空气源热泵热水器的稳定特性进行了实验研究.通过不同热力膨胀阀开度下的实验数据,分析了热力膨胀阀在系统中的稳定特性.分析了热力膨胀阀在空气源热泵热水器全年运行工况中存在的局限性.提出保证系统稳定运行的方法与建议;指出制冷剂充注量是系统稳定运行的另一个重要因素,只有同时很好地把握住热力膨胀阀开度和制冷剂充注量,才可能使系统运行在最佳工况.     

基于混合制冷剂循环的油气冷凝回收系统优化

油品在储运过程中,部分轻烃组分挥发会造成资源浪费和环境污染,油气冷凝回收法以其经济性和可靠性已成为有效的油气污染控制方法之一。文中提出了一种基于混合制冷剂循环的油气冷凝回收系统,与现有的复叠式系统相比,该系统流程简单、结构紧凑、运行经济性显著。介绍了该系统的主要组成和工作原理,建立了系统热力学优化模型,以典型的挥发油气工况为输入参数,研究了混合制冷剂配比以及各级冷凝温度对系统性能的影响。研究结果表明:高沸点组分比例的提高能够降低系统能耗,一级冷凝温度对系统性能有显著影响,二级冷凝温度对系统性能影响有限,与复叠式系统相比,混合制冷剂系统的每方油气处理功耗可降低23～48%。     

一种基于电子膨胀阀的冷库耦合控制系统的实验研究

为了研究对蒸发器出口过热度的精确控制,提出了一种过热度的PID控制与压缩机启停双位控制的耦合系统,研究了电子膨胀阀对过热度的控制效果的影响。首先,搭建了配有电子膨胀阀与热力膨胀阀的低温冷库试验台;其次,通过实验,分析了耦合系统中,过热度的控制精度与压缩机的实时吸气压力、蒸发器出口温度的关系;最后,通过热力膨胀阀与电子膨胀阀制冷系统的对比实验,得出基于电子膨胀阀的冷库耦合控制系统的优势。     

Smith-Fuzzy-PID在集中供热控制系统中的应用研究

供热过程存在的大惯性,时变性,滞后性等特性,严重影响了供热过程的控制性能;为了解决上述问题,针对二次网进行了基于温度的流量调节;并且分别针对滞后特性在PID的基础上加入了Smith算法,针对时变特性又在Smith和PID基础上加入模糊控制,分别就所建模型和由于扰动等外界因素造成的系统参数变化后的模型设计了Smith-Fuzzy-PID控制器并进行了仿真研究;仿真结果表明,Smith-Fuzzy-PID在模型精确和外界扰动两种情况下均能达到很好的控制效果,方法可行有效。     

单相泵驱流体回路不同拓扑结构的散热性能分析

基于单相泵驱流体回路,研究了系统在不同拓扑结构下的控温性能。采用集总参数法建立了流量计算及分配模型、流体与设备换热模型、混合点温度计算模型以及热流计算模型,并运用Openmodelica仿真平台,开展了不同拓扑结构对设备温度、系统流量和系统出口工质温度的影响分析,探究了不同载荷占空下设备散热效果、系统峰值损耗和内能变化等的动态特性。结果表明,一方面,并联拓扑体系设备散热及均温效果较好;另一方面,热惯性对系统内能变化影响较大,在系统热惯性一定的条件下,载荷占空比越大工质冷却响应时间越大,系统能量损失越小。     

一种多回路注塑机流体温度控制

摘 要：针对工业电动注塑机熔体温度控制系统具有大惯性、纯滞后、非线性的动态特性,温度控制误差带宽等缺点,设计了基于嵌入式STM32多回路注塑机的温度控制系统。采用STM32F103ZET6为微控制器,实现片上UCOS-II操作系统和GUI可视化界面,并用描述函数法为基础改进的PID控制策略对温度进行控制。最后以工业电动注塑机温度为被控对象,建立串级控制系统Simulink模型对自适应PID控制进行控制效果仿真,其调节时间大大缩短,稳态误差小,抗扰动能力增强。结果表明采用该控制系统显著改善了系统的自适应能力和鲁棒性。操作系统应用提高了现场人机交互智能化程度,整个系统控制效果好,性能优良。     

低温旋转阀式脉冲管制冷机的实验及理论研究

对新型的带有液氮预冷的低温旋转阀式脉冲管制冷机进行了实验研究 ,得到了一些有意义的结果。在理论分析的基础上 ,对制冷机内部热力学过程进行了进一步的模拟计算 ,并得出结论 :间壁式换热器的效率是影响这种制冷机性能的重要因素之一。对于这种制冷机的一些内部特征作了细致的定性分析 ,并对各种损失因素进行了定量计算。     

Influence of nucleation on the flow boiling heat transfer coefficient of a refrigerant mixture under varied heat flux conditions

The influence of nucleation on the flow boiling heat transfer coefficient of R-134a/R-290/R-600a refrigerant mixture is experimentally studied in a smooth horizontal tube of 12.7 mm diameter. The heat transfer coefficients are experimentally measured for stratified flow patterns under a varied heat flux condition; a condition found in the evaporator of refrigerators and deep freezers. The experiments are conducted in a counter-current heat exchanger test section. By regulating the flow rate and inlet temperature of acetone, which is the heating fluid flowing in the outer tube, a varied heat flux is provided to the refrigerant flowing in the inner tube. The refrigerant mass flow rate is fixed between 3 and 5 g s⁻¹ and its inlet temperature between −8.59 and 5.33°C, which corresponds to a pressure of 3.2 to 5 bar. The significance of nucleate boiling prevailing in the above-mentioned evaporators is highlighted. The experimental heat transfer coefficients are also compared with well known heat transfer correlations.     

Performance of a Single-Family Heat Pump at Different Working Conditions Using Small Quantity of Propane as Refrigerant

The performance of a domestic heat pump that uses a low quantity of propane as refrigerant has been experimentally investigated. The heat pump consists of two minichannel aluminium heat exchangers, a scroll compressor, and an electronic expansion valve. It was charged with the minimum amount of refrigerant propane required for the stable operation of the heat pump without permitting refrigerant vapor into the expansion valve at incoming heat source fluid temperature to the evaporator of +10°C. The inlet temperature of the heat source fluid passing through the evaporator was varied from +10°C to ?10°C while holding the condensing temperature constant at 35°C, 40°C, 50°C, and 60°C, respectively. The minimum refrigerant charges required at above-tested condensing temperatures were found to decrease when the condensing temperature increased and were recorded as 230 g, 224 g, 215 g, and 205 g, respectively. The results confirm that a heat pump with 5 kW capacity can be designed with less than 200 g charge of refrigerant propane in the system. Due to the high solubility of propane in compressor lubrication oil, the amount of refrigerant which may escape rapidly in case of accident or leakage is less than 150 g.     

利用天然气冷量的朗肯循环发电流程的工艺模拟

高压天然气集输过程中节流会使天然气温度有明显的下降,提出了分别采用丙烷和混合工质的朗肯循环回收天然气的冷量进行发电。采用HYSYS软件对两种工艺分别进行了工艺模拟,结果表明采用混合工质时由于冷热流体间换热温差明显减小,因而循环效率提高了约40%。在夏季当天然气输量为55×104Nm2/d时,可以产生48.42kW的功率,冷能有效能的利用效率约为23.06%。     

电动汽车空调热泵微通道换热器扁管布置方式对制热性能的影响

本文针对电动汽车空调热泵系统的室内微通道换热器制热性能进行了研究.首先对换热器的流程排布进行了优化分析,得到四流程12-13-13-12模型性能最优.在优化分析的基础上,实验研究了室内换热器扁管横竖布置方式对单体及系统制热性能的影响.结果发现在单体实验中,扁管竖置布置时的内部制冷剂分布均匀度远好于扁管横置布置,其换热量与出风温度比扁管横置布置分别提高了11.2%~16.5%与6.3%~8.4%.系统制热实验结果表明,扁管横置布置的制冷剂分布均匀度仍小于扁管竖置布置,且其受压缩机转速影响较大.而当扁管竖置布置时,制冷剂分布均匀度随着压缩机转速增大而减小.而随着室外环境温度的降低,扁管竖置布置的优势减弱。     

改进风冷螺杆热泵机组的分液器性能实验研究

风冷螺杆机组冬季风侧换热器作为蒸发器时存在分液不均问题,换热器集气管温度波动,影响制热量。通过实验测试找出原因:翅片换热器上下进风量不均;通过换热器各路铜管的制冷剂质量流量不均。调整换热器管路布置;计算调整混合室的内径获得雾状流。通过性能更好的分液器和适当的换热器设计,取得了较好的分液效果,提高了机组制热量。     

直冷电冰箱制冷循环分析

分析了直冷电冰箱单路、双路、多路循环及双机、双级制冷循环,进行了系统匹配性、市场占有率、成本及其COP值比较。针对双路循环存在的频繁开停机现象,提出了完善控制方式及采用双稳态电磁阀的变温技术。变温室蒸发器与冷冻室蒸发器串联,其前串联双稳态电磁阀2,并在变温室蒸发器上并联双稳态电磁阀1,据变温室温度设定改变双稳态电磁阀通断实现两个循环支路交替制冷。冷藏室温度控制压缩机启停,变温室温度仅控制双稳态电磁阀通断,实现切换制冷剂流向目的。应用该循环方式及相关措施研制的BCD-188CH直冷电冰箱最大负荷日耗电0.38度,变温情况下耗电在0.35度以下,最低达0.31度。     

Heat Transfer Characteristics for Condensation of R134a in a Vertical Smooth Tube

In this study, condensation of pure refrigerant R134a vapor inside a smooth vertical tube was experimentally investigated. The test section was made of a copper tube with inside diameter of 7.52 mm and length of 1 m. Experimental tests were conducted for mass fluxes in the range of 20–175 kg/m²s with saturation pressure ranging between 5.8 and 7 bar. The effects of mass flux, saturation pressure, and temperature difference between the refrigerant and tube inner wall (ΔT) on the heat transfer performance were analyzed through experimental data. Obtained results showed that average condensation heat transfer coefficient decreases with increasing saturation pressure or temperature difference (ΔT). In addition, for the same temperature difference (ΔT), heat can be removed from the refrigerant at a higher rate at relatively low pressure values. Under the same operating conditions, it was shown that average condensation heat transfer coefficient increases as mass flux increases. Finally, the most widely used heat transfer coefficient correlations for condensation inside smooth tubes were analyzed through the experimental data. The best fit was obtained with Akers et al.'s (1959) correlation with an absolute mean deviation of 22.6%.