平行流压缩冷凝机组动态仿真研究.pdf

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FLUID MACHINERY
Vol.39.No.8,2011
文章编号:1005-0329(2011)08-0082-05
平行流压缩冷凝机組动裕仿真研究
苏最,胡益雄,闫自成
(中南大学,湖南长沙410083
搞要:微通道换热器是近年来国内外研究学者关注的热点,但在工业冷冻空调领域应用尚少。以平行流压缩冷凝机
组动态仿真为例,重点介绍了EASY5仿真软件多相流库的基本原理、特点和主要建模方法,给出了仿真模型及仿真结
果。结果表明:系统各状态参数的动态响应是合理的,与实际特性相符,能够对微通道换热技术及其匹配技术提供有价
值的参考。
关键词:制冷系统;微通道冷凝器;压缩冷凝机组;建模;动态仿真
中图分类号:TB61
文献标识码:A
doi:10.3969/.isn.1005-0329.2011.08.019
Research on Dynamic Simulation of Parallel-flow Condensing Unit
SU Jing, HU Yi-xiong, YAN Zi-cheng
(Central South University, Changsha 410083, China)
Abstract Microchannel heat exchanger has become a hot issue at present, while it is rarely used in the field of industrial cool-
ing and air conition n Th aer oo e ynamic simulation of parallel-flow condensing unit as an example, mainly focused
on the introduction to the basic principles, characteristics and main modeling method of multiphase flow library of EASY5 soft
ware, the simulation results were presented. The results showed that the dynamic response of system state parameters was corre-
spon ng o ractical situation, indicating the dynamic response was reasonable. his can provide references for the research and
matching technique of microchannel heat exchanger
Key words: cooling system; microchannel condenser; compressor condensing unit; modelling; dynamic simulation
1引言
复杂度,本文以平行流压缩冷凝机组动态仿真为
例,EASY5- Engineering Analysis System是由美
在制冷空调设备中提高热交换器的换热效能因波音公司根据航空技术发展需要开发的多专业
是促进空调节能的重要手段之一。目前国内冷冻动态系统仿真分析软件。以下主要介绍 EASY5
行业仍普遍使用翅片管式的换热器,该类换热器仿真软件多相流库的理论基础和建模仿真方法。
热交换效率低,单位重量制冷量小,制约了冷冻设
备的节能,而微通道换热器本身具有结构紧凑、体2仿真模型
积小、质量轻、耐腐蚀、节省制冷剂等优点,而且换
热量较同类型翅片管式换热器提高32%。在工2.1物理模型
业冷冻及空调中尚未有应用的案例。因此,采用
平行流冷凝器主要由集流管、多通道扁管和
新型高效微通道换熱技术及匹配技术,探寻提高百叶窗翅片三部分构成"。平行流冷凝器制冷
制冷空调设备能效比的新途径,具有重要的研究剂流通区域由不同流程组成,每个流程是由集流
价值。
管将不同数目的扁管组合在一起。集流管除了起
由于制冷系统内部不同设备运行性能相互影到合流及分流的作用外,同时也是整个冷凝器的
啊,同时运行工况的改变大大增加了系统仿真的结构支架。平行流冷凝器与传统的单进单出冷凝
收稿日期:2011-04-14修稿日期:2011-06-01
2011年第39卷第8期
流体机械
器区别在于:制冷剂进入平行流换热器后,首先被
Qes一压缩机的热流率
集流管分流至各制冷剂扁管,与外界空气进行换
排气腔中工质的压力和焓值基本微分方程式
热后再由另一侧的集流管合成一路,进入下一个可以通过上述方法得到。压缩机耗功为:
流程。
PWR= WRPM(HNQ-H)/n
平行流冷凝器每段流程的扁管数目不同,由式中m一压缩机机械效率
集流管内的隔片隔断。制冷剂进入冷凝器时呈气
式(1)~(4)为压缩机主要数学模型。
态,比容大,此流程所需的扁管数目最多;随着冷2.2.2冷凝器制冷剂侧数学模型
凝过程的进行,比容减小,相应流程的扁管数目也
冷凝器制冷剂侧模型被划分成N个节点进
减小。这样布置的好处在于最大限度的降低制冷行计算,质量守恒方程为
剂側压降,同时保证整个冷凝过程有较高的流速
i+(/F、どW-W(5
和表面传热系数。本次仿真的平行流冷凝器内部
h
参数尺寸见表1及表2。
能量守恒方程为:
表1微通道换热器扁管內部参数
の-迎)ォ(影%-1リ)户どnW。-hWrm+Q
扁管外宽扁管外髙扁管壁厚薄片数量薄片厚度流层
(mm)
(mam)(mm)「(mn)布置
0.4580.s3120式中Q一每个节点所处控制体积与外界的换
热量,下标n和out分别代表制冷
表2微通道换热器百叶窗式铝翅片内部参数
剂入口处和出口处状态点
翅片高翅片宽度翅片间距百叶窗长百叶窗间百叶窗
综合压力和焓的微分方程式,对每个节点分
度(m)(m)(mma)度(mm)距(mm)角度(°
别计算为:
(PRN,)=P
PWum-a[∑W陽,+QV
2.2部件模型
Wum+b,L∑W,+QNJ」
(HRN)=h,
(8
2.2.1活塞式压缩机数学模型
活塞式压缩机模型分为吸气腔和排气腔。在式中=1,2…,N
压缩过程中每一部分都伴随着流体压力和焓值的
p: =p(Ph
状态变化。动态仿真中吸气腔内工质的压力和焓
值基本微分方程式分别为2]:
p(WRnーW
p
Arm ) - l 2 Wh -0o
R
式(5)~(8)为冷凝器制冷剂侧主要数学模
(V:
oh
(1)2.2.3冷凝器空气侧数学模型
EASY5仿真软件中,换热器空气侧模块被设
(WR-WmaどWa,-Qsl
(HR1)=
计用来与换热器制冷剂侧模块相结合,从而完整
p
ah Tpap
地模拟风冷换热器工作过程。此模块的主要输入
参数为空气进口温度、湿度、流量、换热系数等。
(2)主要输出参数为空气出口温度及总换熱量等。基
Wh =max(W/(,0)(HR/L-HR,