换热器动态模型

　　蒸气压缩式制冷循环

　　翅片管换热器

　　空调的室内机

　　平翅片管

　　波纹翅片管

　　非空气冷却的换热器

　　系统动态仿真用换热器模型分类

　　1) 单结点模型，或称集中参数模型、水箱模型: 简单，精度差。

　　2) 多结点模型，又称全分布参数模型：理论上精度高，实现上困难。

　　3) 改进的分块集中模型：一种折中。

　　换热器的分布参数

　　单结点模型

　　多结点模型

　　分块集中

　　从系统仿真角度要求换热器模型

　　分析换热器在整个系统动态工作过程的工作机理

　　确定与其它部件相互之间的参数耦合关系

　　冰箱动态特性-1

　　蒸发温度

　　冷凝温度

　　冷冻室箱温

　　冷藏室箱温

　　冰箱动态特性-2

　　蒸发压力

　　冷凝压力

　　毛细管流量

　　压缩机流量

　　冰箱动态特性-3

　　压缩机功率

　　举例分析：蒸发器

　　1）蒸发器与系统：蒸发压力发生变化，从而造成蒸发温度与外界温度的差别, 因而有制冷量产生。

　　2）蒸发器压力变化的原因：进出蒸发器的制冷剂流量的不等

　　3）与其他部件的参数耦合关系：如果在所建立的模型中, 取蒸发压力为定值, 则这样的模型当然是不能用于系统动态仿真。对于动态换热器模型, 一

　　般来讲取进出口制冷剂流量为已知值, 进口的焓值也作为输入参数, 而其主要的输出参数之一则是制冷剂的压力变化。

　　水箱模型(Stirred tank model)

　　适用情况

　　若侧重于用比较简单的方法求得换热器的动态特性，

　　而分布参数特性研究并不重要的情况下，可采用水箱模型。

　　工作机理

　　把蒸发器抽象成一个水箱，一端流进制冷剂，另一端流出制冷剂，边界同其它介质进行热交换。压力的沿

　　程变化忽略不计，其值基本上由里面制冷剂气体量决定。

　　Superheated refrigerant

　　vapor outlet

　　Refrigerant

　　fluid level

　　Water

　　pipe

　　Two-phase

　　refrigerant fluid inlet

　　Fig.6-1 Schematic of flooded evaporator

　　水箱模型

　　min

　　mout

　　(ml,n+mg,in)

　　(mlout+mg,out)

　　Mg

　　Ml

　　dM l

　　q

　　? ml ,in ? mlg ? ml ,out

　　dM g

　　? m g ,in ? mlg ? mg ,out

　　dt

　　dt

　　q＝r×m lg

　　已知条件：1) 前一时刻的状态; 2) 进出口参数3个: 进出口流量与进口焓值; 3) 环境参数

　　求解过程 假定制冷剂压力 p

　　根据 p 确定进口

　　根据出口状态关系，

　　根据 p 确定蒸发温度，

　　干度 xin,并结合 min

　　假定 p ，及 mout

　　计算换热量 q

　　确定 ml,in 和 mg,in

　　确定 ml,out 和 mg,out

　　计算气化率 mlg

　　求出换热器内的液体质

　　量和气体质量 Ml, Mg

　　按液体及气体质量，求出换

　　热器内的饱和气体比容，并

　　求相对应的饱和压力 P1

　　N

　　重新假定压力 |p-p1|〈?

　　Y

　　计算结束

　　dMdtl ? ml ,in ? mlg ? ml ,out

　　dMdt g ? m g ,in ? mlg ? mg ,out

　　q＝r×m lg

　　必须的假设

　　1. 1) 假定出口全饱和气体。

　　原因：在计算框图中, 假定压力后并不能直接根

　　据出口流量确定出口的液体流量与气体流量,因此需要有假定。

　　方法：*简单的假定为出口全为饱和气体。

　　适合范围：这对于满液式换热器是合适的。

　　主要问题：不适用于干式换热器。

　　必须的假设

　　假定干度线性分布。原因：

　　要根据出口流量确定出口的液体流量与气体流量, 必

　　须知道出口干度;

　　集中参数模型只能得到平均干度;

　　当进口干度已知的时候，如果需要根据平均干度求出口干度, 必须知道干度分布, 而集中参数模型本身没法计算参数的分布问题, 因此只有通过假定。通常假定干度线性分布。

　　主要问题：对于换热器各部分差别比较大时, 比如冷藏冷冻箱的蒸发器, 其在冷冻蒸发器部分与冷藏部

　　分就有较大差异，此时会带来明显的误差。

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