換熱器及制冷系統(tǒng)換熱器及制冷系統(tǒng)仿真培訓(xùn)仿真培訓(xùn)-制冷系統(tǒng)仿真制冷系統(tǒng)仿真1總 體 介 紹培 訓(xùn) 內(nèi) 容：3.2、算 法 設(shè) 計(jì)數(shù) 據(jù) 模 型3.1、模 型 介 紹培 訓(xùn) 內(nèi) 容：仿 真 平 臺(tái) 搭 建CONTENTSCONTENTSPART1、總體介紹、總體介紹發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 最早由美國(guó)開利公司于上世紀(jì)最早由美國(guó)開利公司于上世紀(jì)6060年代開展相關(guān)研究；年代開展相關(guān)研究；上世紀(jì)上世紀(jì)70-8070-80年代國(guó)外高校、研究機(jī)構(gòu)開始發(fā)表相關(guān)年代國(guó)外高校、研究機(jī)構(gòu)開始發(fā)表相關(guān) 研究成果（美國(guó)橡樹林實(shí)驗(yàn)室、研究成果（美國(guó)橡樹林實(shí)驗(yàn)室、NISTNIST、馬里蘭大學(xué)）；、馬里蘭大學(xué)）；我國(guó)最早于上世紀(jì)我國(guó)最早于上世紀(jì)8080年代末開始于高校（陳芝久年代末開始于高校（陳芝久-制制 冷系統(tǒng)熱動(dòng)力學(xué)初探）；冷系統(tǒng)熱動(dòng)力學(xué)初探）；上世紀(jì)末隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，制冷仿真技術(shù)發(fā)展上世紀(jì)末隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，制冷仿真技術(shù)發(fā)展 迅速，中國(guó)也成為此領(lǐng)域最活躍的國(guó)家之一，主要以迅速，中國(guó)也成為此領(lǐng)域最活躍的國(guó)家之一，主要以 高校為主高校為主 ；研究方向研究方向穩(wěn)態(tài)仿真穩(wěn)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真制冷系統(tǒng)仿真制冷系統(tǒng)仿真系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與控制策略，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與控制策略，由于制冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真復(fù)雜度高，目前主要在商業(yè)由于制冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真復(fù)雜度高，目前主要在商業(yè)軟件（軟件（DymolaDymola、SimulationXSimulationX、MWorksMWorks）基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，模型簡(jiǎn)單）基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，模型簡(jiǎn)單，適用于適用于中央空調(diào)，如約克在中央空調(diào)，如約克在DymolaDymola進(jìn)行二次開發(fā)進(jìn)行二次開發(fā)系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化 ，需建立系統(tǒng)部件理論模型，需建立系統(tǒng)部件理論模型，模型成熟，理論成熟且復(fù)雜。

模型成熟，理論成熟且復(fù)雜如開利如開利SimtoolsSimtools、特靈、特靈T-RexT-Rex、同濟(jì)、同濟(jì)GREATLABGREATLAB、美國(guó)橡樹林實(shí)驗(yàn)室美國(guó)橡樹林實(shí)驗(yàn)室MARK MARK 性能預(yù)測(cè)、系統(tǒng)匹配性能預(yù)測(cè)、系統(tǒng)匹配 ，無(wú)需建立系統(tǒng)，無(wú)需建立系統(tǒng)部件模型，完全基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反推部件模型，完全基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反推如大如大金金EXCELEXCEL程序程序 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型部件理論模型部件理論模型優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單實(shí)用、快速計(jì)算簡(jiǎn)單實(shí)用、快速計(jì)算適合輕商非標(biāo)準(zhǔn)工況下數(shù)據(jù)的獲取（客戶需求）適合輕商非標(biāo)準(zhǔn)工況下數(shù)據(jù)的獲?。蛻粜枨螅┫到y(tǒng)機(jī)型匹配、性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)機(jī)型匹配、性能預(yù)測(cè)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒(méi)有，需要測(cè)量多個(gè)壓力點(diǎn)，工作量巨大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒(méi)有，需要測(cè)量多個(gè)壓力點(diǎn)，工作量巨大不能做深入分析，不能用于系統(tǒng)優(yōu)化（如流路優(yōu)化）不能做深入分析，不能用于系統(tǒng)優(yōu)化（如流路優(yōu)化）數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型通過(guò)標(biāo)況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得對(duì)應(yīng)換熱壓降系數(shù)，結(jié)合系數(shù)獲得其他非通過(guò)標(biāo)況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得對(duì)應(yīng)換熱壓降系數(shù)，結(jié)合系數(shù)獲得其他非標(biāo)準(zhǔn)工況下的性能數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工況下的性能數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，只需修正相關(guān)關(guān)聯(lián)式即可無(wú)需大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，只需修正相關(guān)關(guān)聯(lián)式即可可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入研究分析（如換熱器流路優(yōu)化、毛細(xì)管冷媒匹配優(yōu)化等可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入研究分析（如換熱器流路優(yōu)化、毛細(xì)管冷媒匹配優(yōu)化等）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：理論要求高、編程理論要求高、編程難度（算法設(shè)計(jì)）難度（算法設(shè)計(jì)）準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性完善準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性完善部件理論模型部件理論模型針對(duì)各部件建立理論模型，輸入針對(duì)各部件建立理論模型，輸入各部件參數(shù)（如換熱器排數(shù)、銅管各部件參數(shù)（如換熱器排數(shù)、銅管翅片規(guī)格、壓縮機(jī)型號(hào)、連接管尺寸、毛細(xì)管參數(shù)等）、工況參數(shù)翅片規(guī)格、壓縮機(jī)型號(hào)、連接管尺寸、毛細(xì)管參數(shù)等）、工況參數(shù)直接計(jì)算獲得性能數(shù)據(jù)直接計(jì)算獲得性能數(shù)據(jù)部件理論模型發(fā)展歷程部件理論模型發(fā)展歷程MITMIT（19761976，Hiller&Hiller&GlicksmanGlicksman）美國(guó)橡樹林實(shí)驗(yàn)室美國(guó)橡樹林實(shí)驗(yàn)室ORNLORNL（19781978，Ellison&Ellison&CreswickCreswick）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NISTNIST（19791979，Domanski&DidonDomanski&Didon）至今至今至今至今開利公司（開利公司（9090年代）年代）至今至今張春路（張春路（20062006）馬里蘭大學(xué)（馬里蘭大學(xué)（19951995，RossiRossi）至今至今PART2、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)模型模型 2.12.1、壓縮機(jī)性能曲、壓縮機(jī)性能曲線線壓縮機(jī)性能曲線壓縮機(jī)性能曲線輸入：蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率輸入：蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率輸出：質(zhì)量流量、電流、功率、制冷量輸出：質(zhì)量流量、電流、功率、制冷量壓縮機(jī)性能曲線壓縮機(jī)性能曲線測(cè)試條件：冷媒測(cè)試條件：冷媒R410A R410A、電壓、電壓 220V 220V、頻率、頻率30Hz/60Hz/90Hz30Hz/60Hz/90HzAHRIAHRI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況 ：過(guò)熱度：過(guò)熱度11.111.1 、過(guò)冷度、過(guò)冷度8.38.3定定頻壓機(jī)頻壓機(jī)-10-10系數(shù)模型系數(shù)模型 （AHRIAHRI標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）=+T Te e：蒸發(fā)溫度；蒸發(fā)溫度；T Tc c：冷凝溫度；冷凝溫度；c c1 1-c c1010：系數(shù)系數(shù)x x：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流值：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流值變頻變頻壓機(jī)壓機(jī)-15-15系數(shù)模型系數(shù)模型T Te e：蒸發(fā)溫度；蒸發(fā)溫度；T Tc c：冷凝溫度；冷凝溫度；f fr r：頻率；：頻率；c c1 1-c c1515：系數(shù)：系數(shù)x x：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流值：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流值壓縮機(jī)性能曲線擬合壓縮機(jī)性能曲線擬合壓縮機(jī)性能曲線推演壓縮機(jī)性能曲線推演m m標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn):已知蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率，通過(guò)壓已知蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率，通過(guò)壓機(jī)擬合公式機(jī)擬合公式計(jì)算出的質(zhì)量流量計(jì)算出的質(zhì)量流量標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) :標(biāo)準(zhǔn)工況下壓機(jī)進(jìn)口比容標(biāo)準(zhǔn)工況下壓機(jī)進(jìn)口比容 （實(shí)測(cè)壓機(jī)進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度（實(shí)測(cè)壓機(jī)進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度+過(guò)過(guò)熱度熱度11.1 11.1）實(shí)際實(shí)際 :實(shí)際實(shí)際工況工況下壓機(jī)進(jìn)口比容下壓機(jī)進(jìn)口比容 （實(shí)測(cè)壓機(jī)進(jìn)口溫度）實(shí)測(cè)壓機(jī)進(jìn)口溫度）壓縮機(jī)性能曲線推演壓縮機(jī)性能曲線推演Q Q標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn):已知已知蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率，通過(guò)壓機(jī)擬合公式計(jì)算出蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率，通過(guò)壓機(jī)擬合公式計(jì)算出的能力值的能力值h h2 2標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) :標(biāo)準(zhǔn)工況下壓機(jī)出口焓值標(biāo)準(zhǔn)工況下壓機(jī)出口焓值 （實(shí)測(cè)進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度（實(shí)測(cè)進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度+過(guò)過(guò)熱度熱度11.111.1 ，實(shí)測(cè)壓降出口壓力），實(shí)測(cè)壓降出口壓力）h h1 1標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) :標(biāo)準(zhǔn)工況下壓機(jī)進(jìn)口焓值標(biāo)準(zhǔn)工況下壓機(jī)進(jìn)口焓值 （實(shí)測(cè)進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度（實(shí)測(cè)進(jìn)口壓力對(duì)應(yīng)飽和溫度+過(guò)熱度過(guò)熱度11.1 11.1，實(shí)測(cè)壓降進(jìn)口實(shí)測(cè)壓降進(jìn)口壓力壓力）h h2 2實(shí)際實(shí)際 :實(shí)際實(shí)際工況工況下壓機(jī)出口焓值下壓機(jī)出口焓值 （壓機(jī)進(jìn)口熵值，實(shí)測(cè)壓機(jī)出口壓力（壓機(jī)進(jìn)口熵值，實(shí)測(cè)壓機(jī)出口壓力 ）h h1 1實(shí)際實(shí)際:實(shí)際實(shí)際工況工況下壓機(jī)進(jìn)口焓值下壓機(jī)進(jìn)口焓值 （壓機(jī)進(jìn)口熵值，實(shí)測(cè)壓壓機(jī)進(jìn)口熵值，實(shí)測(cè)壓機(jī)進(jìn)口壓力）機(jī)進(jìn)口壓力）2.22.2、大大金金EXCELEXCEL程序程序黑箱子黑箱子黑箱子黑箱子節(jié)節(jié)流流裝裝置置冷凝器（例如：冷凝器（例如：A A型號(hào)）型號(hào)）蒸發(fā)器（例如：蒸發(fā)器（例如：B B型號(hào)）型號(hào)）壓壓縮縮機(jī)機(jī)輸入?yún)?shù)（實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)（實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)）制冷量制冷量功率功率各節(jié)點(diǎn)溫度、壓力各節(jié)點(diǎn)溫度、壓力輸出輸出參數(shù)參數(shù)A A冷凝器系數(shù)、壓損冷凝器系數(shù)、壓損B B蒸發(fā)器系數(shù)、壓損蒸發(fā)器系數(shù)、壓損排氣排氣管壓損、熱損管壓損、熱損吸氣吸氣管壓損、熱損管壓損、熱損功率修正系數(shù)功率修正系數(shù)有效冷媒循化量有效冷媒循化量理論計(jì)算理論計(jì)算某個(gè)工況下，例如：某個(gè)工況下，例如：35/24 27/1935/24 27/19仿真思路仿真思路-逆運(yùn)算逆運(yùn)算3 32 21 14 45 56 6h hP P綠色背景色為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，橙色背景色為逆運(yùn)算要求解的關(guān)鍵參數(shù)。

綠色背景色為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，橙色背景色為逆運(yùn)算要求解的關(guān)鍵參數(shù)P1P2P3P4P6T1T2T3T4T6質(zhì)量流量h1h6Qslossh2h3QDlossh4Qch5Qe風(fēng)側(cè)實(shí)測(cè)能力內(nèi)風(fēng)機(jī)功率冷媒側(cè)能力有效循環(huán)量壓縮機(jī)功率外機(jī)功率功率修正系數(shù)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)濕球外側(cè)外側(cè)干球冷凝器KA值蒸發(fā)器KA值外風(fēng)機(jī)功率仿真思路仿真思路-逆運(yùn)算逆運(yùn)算黑箱子黑箱子黑箱子黑箱子節(jié)節(jié)流流裝裝置置冷凝器（例如：冷凝器（例如：A A型號(hào)）型號(hào)）蒸發(fā)器（例如：蒸發(fā)器（例如：B B型號(hào)）型號(hào)）壓壓縮縮機(jī)機(jī)輸出參數(shù)（仿真數(shù)據(jù)）輸出參數(shù)（仿真數(shù)據(jù)）制冷量制冷量功率功率各節(jié)點(diǎn)溫度、壓力各節(jié)點(diǎn)溫度、壓力輸入輸入?yún)?shù)參數(shù)A A冷凝器系數(shù)、壓損冷凝器系數(shù)、壓損B B蒸發(fā)器系數(shù)、壓損蒸發(fā)器系數(shù)、壓損排氣排氣管壓損、熱損管壓損、熱損吸氣吸氣管壓損、熱損管壓損、熱損功率修正系數(shù)功率修正系數(shù)有效冷媒循化量有效冷媒循化量理論計(jì)算理論計(jì)算其他任意工況，例如：其他任意工況，例如：35/22 27/1535/22 27/15仿真思路仿真思路-正正運(yùn)算運(yùn)算3 32 21 14 45 56 6h hP P壓縮機(jī)功率P1P2吸氣管阻力系數(shù)冷媒質(zhì)量流量P6過(guò)熱度T6h6排氣管阻力系數(shù)P3P4過(guò)冷度T4h4Qe蒸發(fā)器KA值T6s（由風(fēng)側(cè)求得）P6（由風(fēng)側(cè)求得）h1吸氣管漏熱量T1排氣管漏熱量冷凝器KA值Qch3h2T2壓縮機(jī)多變指數(shù)或入熱系數(shù)制冷量?jī)?nèi)電機(jī)功率T3s（由風(fēng)側(cè)求得）P3（由風(fēng)側(cè)求得）賦初始值賦初始值制熱量仿真思路仿真思路-正正運(yùn)算運(yùn)算仿真思路仿真思路仿真思路仿真思路通過(guò)標(biāo)況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得對(duì)應(yīng)換熱壓降系數(shù)，結(jié)合系數(shù)獲得其他非通過(guò)標(biāo)況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得對(duì)應(yīng)換熱壓降系數(shù)，結(jié)合系數(shù)獲得其他非標(biāo)準(zhǔn)工況下的性能數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工況下的性能數(shù)據(jù)PART3、部件、部件理論模型理論模型 3.13.1、模型介紹、模型介紹空調(diào)制冷系統(tǒng)模型組成空調(diào)制冷系統(tǒng)模型組成1.1.物性計(jì)算模型物性計(jì)算模型2.2.壓縮機(jī)模型壓縮機(jī)模型 （轉(zhuǎn)子式）（轉(zhuǎn)子式）3.3.蒸發(fā)器、冷凝器模型蒸發(fā)器、冷凝器模型4.4.節(jié)流元件模型節(jié)流元件模型 （毛細(xì)管、節(jié)流閥）（毛細(xì)管、節(jié)流閥）5.5.其他模型（儲(chǔ)液罐、四通閥、配管等）其他模型（儲(chǔ)液罐、四通閥、配管等）空調(diào)制冷系統(tǒng)模型組成空調(diào)制冷系統(tǒng)模型組成物性計(jì)算模型物性計(jì)算模型計(jì)算方法計(jì)算方法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)狀態(tài)方程法狀態(tài)方程法參數(shù)范圍廣、精度高參數(shù)范圍廣、精度高計(jì)算速度慢，臨界點(diǎn)不穩(wěn)定性計(jì)算速度慢，臨界點(diǎn)不穩(wěn)定性曲線擬合法曲線擬合法計(jì)算速度快、穩(wěn)定性好計(jì)算速度快、穩(wěn)定性好針對(duì)不同制冷劑需擬合對(duì)應(yīng)公式針對(duì)不同制冷劑需擬合對(duì)應(yīng)公式仿真仿真快慢取決于物性快慢取決于物性計(jì)算時(shí)間，占整個(gè)制冷系統(tǒng)仿真時(shí)間的計(jì)算時(shí)間，占整個(gè)制冷系統(tǒng)仿真時(shí)間的90%90%；綜合綜合考慮計(jì)算精度、速度及考慮計(jì)算精度、速度及穩(wěn)定性，優(yōu)選曲線擬合法；穩(wěn)定性，優(yōu)選曲線擬合法；現(xiàn)成的物性計(jì)算軟件（現(xiàn)成的物性計(jì)算軟件（REFPROPREFPROP、CoolPropCoolProp）采用狀態(tài)方程法，可直接調(diào)）采用狀態(tài)方程法，可直接調(diào)用計(jì)算，但計(jì)算速度較慢；用計(jì)算，但計(jì)算速度較慢；濕空氣一般采用理論濕空氣一般采用理論公式公式計(jì)算；計(jì)算；壓縮機(jī)模型壓縮機(jī)模型輸入：蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率輸入：蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、頻率輸出：質(zhì)量流量、電流、功率、制冷量輸出：質(zhì)量流量、電流、功率、制冷量定定頻壓機(jī)頻壓機(jī)-10-10系數(shù)模型系數(shù)模型 （AHRIAHRI標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）=+T Te e：蒸發(fā)溫度；蒸發(fā)溫度；T Tc c：冷凝溫度；冷凝溫度；c c1 1-c c1010：系數(shù)系數(shù)x x：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流值、能效：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流值、能效變頻變頻壓機(jī)壓機(jī)-15-15系數(shù)模型系數(shù)模型T Te e：蒸發(fā)溫度；蒸發(fā)溫度；T Tc c：冷凝溫度；冷凝溫度；f fr r：頻率；：頻率；c c1 1-c c1515：系數(shù)：系數(shù)x x：輸入功率、質(zhì)量流量、制冷量、電流。