基于最小稳定过热度的制冷系统变负荷优化控制

通过对采用变频压缩机和电子膨胀阀的变容量制冷系统稳定性的机理分析与实验研究辨识得到了与制冷量相匹配的蒸发器最小稳定过热度,并通过对压缩机频率阶跃变化下制冷系统的特性分析对最小稳定过热度进行了验证。采用基于最小稳定过热度的压缩机频率和电子膨胀阀开度协调控制方法,在制冷系统变负荷工况下进行了试验。结果表明,该方法很好的适应了制冷系统变工况的控制要求,相比常规的定过热度控制,具有跟踪性能良好、动态控制精度高,并能有效的提高制冷系统的变负荷运行时的性能系数(COP)。     

直膨式太阳能热泵热水器过热度PI控制的实现

从自身特性和应用要求来看,热力膨胀阀作为直膨式太阳能热泵热水器的节流元件,调节品质不高.本文以电子膨胀阀作节流元件,采用太阳辐射强度的开环比例控制与集热板过热度的闭环反馈PI控制相结合的控制方案,通过实验研究的方法逐步制定控制策略,分三种不同情况采取特定参数控制集热板出口过热度.经实验验证,可以实现典型工况下过热度的准确、稳定控制.指出,合理改进电子膨胀阀开度的控制算法,并结合变频压缩机实现对制冷剂流量的串级控制,是实现系统全年优化运行进一步的研究方向.     

低温冷冻系统神经元PID变容量控制试验研究

为进一步提高低温冷冻系统运行稳定性及能效比,采用神经元PID解耦方法联合控制压缩机及电子膨胀阀以实现系统高精度变容量控制,解决压缩机频率和过热度耦合性问题。通过对低温冷冻系统传统双位调节控制、PID控制及神经元PID控制进行对比试验研究及分析,其试验结果显示:采用神经元PID解耦控制算法的-18℃冷冻库降温时间相比传统双位调节控制与PID控制的冷冻库分别降低了15.5%与8.0%。相比单一PID控制,神经元PID控制的压缩机排气温度与压力均有所下降,冷库温度控制精度提高±0.℃,蒸发器过热度响应时间缩短50%以上,控制精度提高±0.1℃,且系统COP提高1.5%以上。     

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 % .     

多联式空调制冷工况动态特性仿真研究

基于多联式空调系统状态空间法模型,对一套四个室内机和一台室外机的多联机在制冷模式下的动态特性进行了仿真研究。分析了室内外温度、室内外机风量、压缩机频率和电子膨胀阀开度等参数的变化对系统运行状态参数(如蒸发温度、冷凝温度、压缩机排气温度、过冷度、过热度)的动态变化的影响规律。为制定和优化多联机控制系统的控制策略和控制算法提供了有效的依据。     

蒸发温度和压缩机频率对复叠式制冷系统的影响研究

为扩展复叠式制冷系统在普冷领域的应用范围,本文设计一套小型变流量复叠式制冷系统,通过模拟和实验研究了蒸发温度t_e、低温级压缩机频率等参数变化对系统性能COP的影响。结果表明,保持冷凝温度40℃不变、在-34～-30℃范围内调节蒸发温度,蒸发温度升高,系统COP增大,低温级功耗降低;在50～65 Hz范围内调节低温级压缩机频率变化,随着频率的增大,COP先增大后减小,不同频率下对应不同的电子膨胀阀开度,使系统效率达到最佳。     

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。     

跨临界CO_2热泵高温热水器性能实验研究

本文针对排气压力、出水温度、压缩机频率、膨胀阀开度等参数的变化对跨临界CO_2热泵高温热水器性能的影响开展了实验研究,重点关注了出水温度高于75℃时的热水器性能特性。研究结果表明:不同出水温度对应不同最优排气压力,随着出口水温的升高,最优排气压力升高,相应系统性能降低;随着蒸发压力的升高,系统COP先增大后减小;在膨胀阀开度不变的情况下,压缩机频率85 Hz、环境温度25℃、蒸发温度14℃时,系统制取95℃热水时的最优COP为3.9。     

变负荷工况下制冷系统多变量模糊控制方法研究

通过对制冷系统的非线性热力学耦合特性研究和控制方法分析,提出了基于多变量模糊控制方法的压缩机频率和电子膨胀阀开度协调控制方法,并在制冷系统变负荷工况下进行了试验.结果表明,该方法很好的适应了制冷系统变工况的控制要求,具有跟踪性能良好、控制精度高,并能显著的提高制冷系统的变负荷运行时的性能系数(COP).     

基于Simulink的压缩式制冷系统动态特性分析

利用移动边界法建立了蒸发器和冷凝器的动态数学模型,并建立了压缩机和电子膨胀阀的稳态数学模型,根据各部件间耦合关系在Simulink平台上建立了压缩式制冷循环的动态仿真模型。研究了在压缩机转速、膨胀阀开度发生变化时制冷系统的动态响应,并研究了在室内负荷发生变化,即冷冻水温度或流量发生变化时制冷系统的动态响应,得到了制冷系统高低压两侧的压力以及蒸发过热度对这些扰动参数的动态响应。结果表明,当冷冻水温度阶跃升高1℃或冷冻水流量阶跃增加20%时,蒸发压力及冷凝压力都是先升高,然后经过微弱的降低后达到新的稳态。     

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。     

低速轴流压气机旋转失速的二维数值模拟

本文通过求解二维不可压N-S方程,对某三级低速轴流压气机的第一级进行数值模拟。首先用定常计算得到了该级的稳态性能曲线,然后在级出口加上节流阀进行非定常计算,模拟压气机进入失速的整个过程,重点是先兆的发展和内部流场的分析。计算结果表明,当阀门关到某个位置,无外加扰动,像数值误差这样的小扰动就能使压气机失速。本文还讨论了不同轴向计算域、关阀门速率等对模拟结果的影响。     

CAES离心压缩机可调扩压器调节规律研究

离心压缩机是压缩空气储能系统中关键设备之一,需具备在较宽流量、压力范围内高负荷高效率运行的能力。作为一种变工况调节技术,可调扩压器可以扩大压缩机工作流量范围,改善气动性能。因此,本文以某压缩空气储能系统用离心压缩机为研究对象,通过数值计算方法研究了可调扩压器调节时压缩机性能变化规律。结果表明采用可调扩压器可以有效拓宽压缩机运行特性,工作流量范围扩大44%,压比范围扩大25%.此后,本文采用Kriging模型获得了压缩机综合性能曲线图和不同储能工况需求下扩压器的调节方案及规律,为压缩空气储能系统离心压缩机变工况主动控制提供了依据。     

基于LXI总线的压气机试验台测试系统设计及应用

本文介绍了基于LXI总线的压气机测试系统,阐述了该系统的主要特点和优势。试验中对电压、压力、温度、流量和频率等参数进行采集和记录,然后通过系统软件性能分析端提供专业的算法分析接口,接入压气机性能分析计算链以及其他用户自定义的算法进行实时性能分析,从而实现压力机性能的测试及判断。经过试验验证,该系统运行稳定,基于LXI总线的仪器和基于网络的数据发布方式既能满足试验数据实时采集、现场监视,多专业灵活分析等功能,提供灵活的接口形式满足不同专业的实时分析,实现了压气机性能的测试和试验风险的掌控。     

100Hz级脉冲管制冷机整机特性研究

脉冲管制冷机在更高频率下操作有利于系统体积的减小,同时也提高了能量的密度。本文首先介绍了直线压缩机驱动直线型脉冲管制冷机的整机计算模型,对于惯性管进行了湍流修正后的阻抗相位分析,结果表明频率越高,湍流影响越小。在100Hz下,整机取得了12．4W的制冷量,冷头温度到达31．8K,整机相对卡诺效率18．4％,已经十分接近...     

Mathematical modeling of multicylinder compressor discharge system interactions

Gas oscillations are complicated in a multicylinder compressor discharge system because of the cylinder interactions. These are identified and modeled here as kinematic and geometric types of coupling. The kinematic coupling effect is incorporated with the input volume velocities, at the values, which are derived from the discharge mass flow rates. To account for the geometric interactions arising because of the interconnected cavities and passages, impedance matrices are formulated. The discharge system components are described by steady state acoustic impedances, in distributed parameters format. The overall discharge system mathematical model (in the frequency domain) is then coupled with the time domain compressor cylinder thermodynamic, and valve fluid and structural dynamic models. An iterative is used to account for the back pressure effect.The theory is applied to a two cylinder high speed refrigeration compressor. Unsteady flow pressures are predicted in the valve chamber (for capacity and energy consumption considerations), and at the manifold end (for muffling effectiveness consideration). Excellent agreements between theory and experiment are obtained. The technique as outlined in this paper should be applicable to any multicylinder/interstaged positive displacement type of fluid machine.     

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.     

SMR型LNG装置入口节流负荷调节特性的模拟研究

SMR液化工艺在小型LNG工厂中得到广泛应用,由于LNG工厂经常运行于非设计工况下,因此负荷调节方法及调节特性十分重要。文中将基于HYSYS的工艺流程模拟与离心式压缩机性能仿真相结合,建立了SMR装置的变工况数学模型及工艺模拟方法,并对采用压缩机入口节流方法调节负荷时的调节特性进行了模拟研究。结果表明,在60%～100%负荷范围内,入口节流方式进行负荷调节有很好的效率,但当负荷降至50%以下时,调节效率会下降。采用入口节流调节负荷时应协调节流压力与冷剂循环量,并优先满足压缩机高效工作的要求。文中的模拟方法及结果对LNG装置的操作运行及设计有理论上的指导意义。