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制冷系统仿真

制冷系统仿真定义:制冷系统仿真,通俗的讲,就是将计算机系统仿真的方法运用于引入到制冷空调装置的系统建模和特性研究中来。通过计算机模拟制冷系统的实际工作过程,用模拟实现系统各参数相耦合以及系统各部件相匹配,研究系统工作特性,从而改进或优化制冷系统部件或设备。从而实现对制冷系统的性能校核,通过改变或者部件结构实现系统的优化设计,并且为控制系统选用相应的控制策略提供相应的接口软件和数据。最大的预期目标是实现替代传统样机实验。

制冷系统仿真研究状况:作为一门应用基础性学科,系统仿真近年来发展迅速,已深入到运用科学技术得各个领域,显示出了巨大的社会效益和经济效益,并将作为一种发现问题、研究问题、解决问题的基本手段发挥日益重要的作用。在制冷空调行业中,电冰箱、空调器等制冷装置不仅与人们的日常生活密切相关,而且也是影响国家在能源利用方面政策的主要因素之一。因此,性能优良的制冷空调装置不仅是普通百姓的需要,也是国家建设的需要。传统的制冷空调产品设计中主要以来样机的反复制作和调试,既增加开发费用,更谈不上产品的性能优化,不利于节能节材,成本高而且周期长。对于设备生产厂家而言,如何利用现代科学技术,在较短的周期和较低的成本下,设计和生产出性能优良的制冷空调装置,近十年来一直是空调制冷领域研究的重点和热点,并日益受到研究者和产品制造商的重视。

通过制冷空调装置的计算机仿真与优化技术的应用,可以在计算机上面实现产品的优化设计,而不再依赖于大量的样机试验。或者,最低程度上可以减少样机试验的盲目性,使试验更加具有针对性和方向性。另外,90年代以来,由于节能节材及CFCs替代问题的紧迫性,需要设计和优化大量采用新的环保型制冷工质的制冷空调装置,这一方面从客观条件上为制冷空调装置性能预测研究提供了丰富的研究对象,但另一方面,由于对新工质特性认识的普遍匮乏,在已有装置设计过程中积累起来的经验对选用新工质后的装置往往不再适用,经验和试验设计法的缺陷更加明显,因此对理论预测提出了更高的要求。这也增加了系统仿真的实际需求。

制冷系统仿真由于其具有节省试验费用、缩短产品开发期、降低成本以及节材节能等优点,已引起人们相当地重视。挪威、德国、加拿大、美国和日本等国在上世纪七十年代以前就开始投入大量的研究工作,其研究成果早已投入实际应用,比如开发出的PUREZ软件。中国在这方面研究工作起步较晚,但经过二十年的迅速发展,理论研究已日趋成熟,并初步开始走向应用领域。我国制冷系统仿真研究经历了两个阶段。自从陈芝久教授在国内提出“制冷系统热动力学”的观点以来,有不少研究者投身于制冷系统仿真的研究,并且取得大量研究成果,这是第一阶段;第二阶段是丁国良等提出智能仿真观点来解决传统的数值仿真中的收敛速度和精度问题,但除了对空调器的仿真有一定的研究外,其它很少见到。上海交通大学、清华、西安交通等单位先后推出了窗式空调、分体空调以及变频空调的仿真与优化设计软件,对变频空调系统进行研究,并通过仿真的方法研究对采用电子膨胀阀与毛细管作为节流装置的系统进行了研究与优化设计,取得了很好的效果。

已有的制冷系统仿真,较多的研究对象为小型制冷系统,如房间空调器、冰箱及汽车空调等。自20世纪60年代开始的计算机仿真模型在房间空调器系统中得到应用以来,有关房间空调器系统及部件的仿真模拟得到了越来越深入的研究。房间空调器模拟的目的之一是对现有的房间空调器系统的性能进行校核,其次是通过改变系统或部件的结构实现系统的最优化设计,同时为控制系统提供被控软件。仿真模拟的最终目的是期望最大限度地代替实验。清华、上海交通、西安交通等单位先后推出了窗式空调、分体空调以及变频空调的仿真与优化设计软件,对变频空调系统进行研究,并通过仿真的方法研究对采用电子膨胀阀与毛细管作为节流装置的系统进行了研究与优化设计,取得了很好的效果。另外,汽车空调器和电冰箱的制冷系统仿真也取得了不错的研究成果。

二、国内的相关研究成果

上海交通大学、清华、西安交通等单位先后推出了窗式空调、分体空调以及变频空调的仿真与优化设计软件,对变频空调系统进行研究,并通过仿真的方法研究对采用电子膨胀阀与毛细管作为节流装置的系统进行了研究与优化设计,取得了很好的效果。

上海交通大学在房间空调器的仿真上取得了骄人的成绩,他们开发出了一系列相关软件,并且在国内外知名企业得到了应用,取得了良好的实际效果。

另外,上海交通大学和日本富士通的合作项目"换热器仿真软件"是上海交通大学利用其世界先进的仿真技术所开发的新软件。换热器的管道的直径、材质、以及制冷剂的种类等均可自由改变,无需多次试制样机,只需在电脑上简便地进行开发设计。过去,产品设计的主要方法是通过样机长时间运行试验来测定换热量。富士通将军空调技术研究所所长稻垣雄史博士称,通过使用新软件,可使设计工作在数分钟之内完成。

清华大学开发出国内第一套用于人工环境系统控制的分布式计算机系统,目前已发展成为国内此领域唯一的国产系列化产品。已成功应用于二百多个大中型商厦和工业生产的环境控制系统中,并出口国外。该系统为国家级新产品并获国家火炬计划优秀奖。目前年产值已达六千万元,累计产值超过三亿。结合此系统开发,江亿于84年主持建成国际上第一个空调实时仿真系统,完成一系列优化节能控制研究,提出故障在线诊断的FDS方法,95年在IEA Annex 25组织的故障诊断竞赛中,FDS法均以100%正确获第一名(第二名正确率为4/7)。和上述成果,江亿主持完成了人民大会堂,中央气象局,故宫博物院,毛主席纪念堂,怀仁堂等重点项目的计算机控制管理工程。建立了国际上最早投入实用的用于开发空调自控系统的空调系统实时仿真装置ACES(1984年完成第一版本,1989年完成第二版本)。该仿真装置用于清华人工环境工程公司的空调系统控制装置的开发研究中。参加了国际能源组织的第21项子课题:建筑热模拟(IEA Annex 21: Building thermal simulation, 1990-1992)和第25项子课题:暖通空调系统实时仿真用于建筑优化和故障诊断 (IEA Annex 25: HVAC system real-time simulation for building optimization and fault diagnosis and detection, 1992-1993),对目前国际上广泛应用的建筑与空调系统动态模拟软件HVACSIM+和TRNSYS进行了重大改进,并成功用于IEA Annex25课题的故障模拟中。

西安交大对于在压缩机性能分析和技术改进有雄厚的基础,凭借其热工基础研究的积累,对于各种类型的换热器的换热机理也有深入的研究。相关的研究成果很多,其中,类环状流微膜蒸发板翅式冷凝蒸发技术获得国家科学技术发明奖二等奖。另外还有运用智能毛细管的"一拖二"分体式房间空调器,沸腾管内汽液两相流流动不稳定性及脉动规律研究等。

国际上制冷系统总的成长趋势

1.趋势是研究对象的不断扩展。由于长期以来蒸大气的压力缩式制冷装置一直是制冷空调装置的主流,所以制冷空调装置的仿真研究也集中于蒸大气的压力缩式制冷装置。CFCs替换工质研究的开展以及节能意思的增强,制冷空调装置的成长呈现出前所未有的多元化趋势。起首采用新的环保工质的蒸大气的压力缩式制冷机寄托传统上风,仍然占据者市场首要份额。其次,由于接收式制冷机的经济性已可以以及蒸大气的压力缩式制冷机相比,成为大容积机组中重要气力,同时也向着小型化的方向成长。再次,吸附式制冷与半导系统体例冷等经济性虽则较差,但依附各从容不同场合的上风,也正处于快速的成长中。在这个成长历程中,研究者都不约而同的选取计算机仿真作为改进现存机型以及研发新型机型的重要妙技。因此,从计算机仿真研究的角度看,研究对象在扩展。并且由于仿真对象具体运行体式格局以及器件布局所存在的显著差别,要患上仿真困难程度的差异很大,所以,仿真必须在通用性与庞大性、精确性的抵牾之间寻觅平衡点。

2.趋势是研究要领在不断更新,学科交叉的特征愈来愈较着。传统研究要领虽则患上到了巨大的乐成,然而同时也在许多实际需要解答的题目眼前遇到了很大的停滞。研究职员发明要解决这些需要解答的题目,必须走交叉学科的道路。20百年90年月,随着人工智能技术的成长,许多人自然而然就但愿引入人工智能技术增强仿真的能力。其运用方向就象次体式格局,a.引入知识表述及处理技术以扩大模型中知识描写的能力;b.在建模、仿真实验预设、处理及仿真成果分析等阶段引入专业人士知识以及推理,以帮手一般用户作出各类决议计划;c.匡助模型的修正及维护;d.引入自动推理与解释机制。上面所说的体式格局将使通例仿真走向智能仿真。

3.趋势是相关的机理研究为仿真技术的成熟以及仿真精度的提高供给了良好的基础。作为预测实际空调制冷装置性能的仿真技术,其研究的目标其实不是相关的机理模型以及基础数据,而是基于机理模型以及基础数据之上的应用。因此,机理研究也是鞭策仿真技术成长的重要因素。此中,流动、传热、传质、制冷剂物性计算、人工智能以及软件研发等方面的基础研究构成了制冷系统仿真技术成长的首要鞭策力。

我国的制冷仿真技术成长相对较晚,但是总的来说,海内研究者们从事制冷系统仿真事情也已有二十年的汗青,并且取患上不少研究成果,但与外洋相比仍然存在相当的差距,好比说外洋对部分负荷条件下的空调器的仿真举行了大量研究[1],已研发出对各类小型制冷系统均通用的应用软件。我国制冷系统仿真研究前景可以从以下几个角度来举行归纳综合:

第一,仿真要领在传统的数值仿真要领的基础上,起头引入智能仿真要领;

第二,仿真历程从稳态到动态历程;

第三,仿真对象从冰箱、空调器到热泵以及变频空调器;

第四,仿真中所用制冷工质从CFC1二、HCFC2二、HFC134a到天然工质HC600a及HC744等;

第五,从现存产物的仿真到将来产物的优化预设;

第六,从理论研究起头转向实用化研究。

亟待解决的需要解答的题目

A) 对系统部分负荷下运行举行研究对深切研究系统的性能非常重要。研究者们几乎对所有的小型制冷系统稳态工况都举行了仿真研究,但系统很多情况下是在非稳态工况事情,目前海内的非稳态研究仅针对压缩机开停历程,尚未发明系统在部分负荷下的仿真研究。

B) 为了缩短收敛时间,加快收敛速率,若对制冷剂热物性以及制冷系统采用过于简化的仿真模型,这将难以反应出系统的真实事情特性,影响仿真的精确度,这样的模型用于理论研究是不成取的;举行理论研究时,应尽量成立完备的算术模型,随着计算机内存量的加大以及CPU速率的加快,可能解决收敛时间过长的需要解答的题目。当然将理论研究成果转化为实际应用时,可将模型作适当的转化,并通过试验验证其可行性,以推广实在用性。

C) 目前仿真中针对的工质还比力纯一化。所做的研究绝大部分是对采用R22以及R134a替换工质的设备举行的,此后应更多开展对用R600a、R744自然工质以及非共沸替换工质设备的研究事情。

D) 在时下所做的仿真中,没有考虑润滑油剂对制冷剂的热物性以及制冷量的影响,而这种影响是不成纰漏的。

E) 两相流区的模型是制冷系统仿真效果的关键。在冷凝器、蒸发器以及毛细现象中均存在两相区。两相流归属多相流,涉及多相流的理论尚不成熟,所成立的模型在很大程度上是经验模型,而且涉及毛细现象的非稳态区也缺乏研究,只有完美这些理论才气真正提高仿真的精度。

F) 对制冷空调装置动态模型的研究还很欠缺。对制冷系统而言,在动荡起伏对制冷空调装置的影响直接反应的制冷系统的性能以及我们的成长需求。对动态特性的研究还远不敷深切。

3、张小娴说:当时间过去,我们忘记了我们曾经义无反顾地爱过一个人,忘记了他的温柔,忘记了他为我做的一切。我对他再没有感觉,我不再爱他了。为甚么会这样?原来我们的爱情败给了岁月。首先是爱情使你忘记时间,然后是时间使你忘记爱情。

4、张小娴说:思念一个人,不必天天见,不必互相拥有或相互毁灭,不是朝思暮想,而是一天总想起他几次。听不到他的声音时,会担心他。一个人在外地时,会想念和他一起的时光。

5、张小娴说:爱情,原来是含笑饮毒酒。

6、张小娴说:不被人珍视的爱情,就只是个羞耻的笑话。

7、张小娴说:寂寞的人,感冒会拖得特别的久,因为她自己也不想痊愈。

8、张小娴:女人放弃一个跟不上她的男人,是有志气。男人放弃一个跟不上他的女人,则是无义。

9、张小娴说:清醒一点吧,世上没有未完的事,只有未死的心。

10、张小娴说:遗憾,也是一种幸福。因为还有令你遗憾的事情。

11、张小娴说:失望,有时候也是一种幸福。因为有所期待,所以才会失望。因为有爱,才会有期待。所以纵使失望也是一种幸福,虽然这种幸福有点痛。

12、张小娴说:突然觉得很委屈。我对你微笑,转身的刹那,终于难过成你不知道的样子。

13、张小娴说:做一个诚实的孩子。喜欢一个人,不到一定程度,不要轻易去说喜欢。因为你的一句轻浮的话,很可能悲伤另一个人一段时光。也有的,将会是,一生。

14、张小娴说:如果没有很大把握,又或者没有坚定地信念,请不要说太长久的承诺。相爱时叫承诺,不爱的时候呢?也不是谎言吧。毕竟爱着的时候就算说了地久天长,相信也是出自真心。只不过后来的离开,不是自己能把握的。

15、张小娴说:如果爱的足够深,又或者是用情深的人,那个曾经伤害过TA的人有天肯回头了,TA还是会很没骨气很没出息地接受。因为爱,因为忘不了。

16、张小娴说:爱情结束后,请选择“沉默”.你可以喊三两最好的朋友去K歌,使劲吼,就唱那首“其实不想走,其实我想留”,然后在某个时间点突然嚎啕大哭。就算你是男生,也没什么丢人的,不难过只能说你没有真心爱过。

17、张小娴说:不要在爱情结束后,把那个你曾经爱过的人到处指责,将TA说的一无是处。没必要的,既然留不住心,不如留下那份感情的纯洁度,蒙了尘,也就减损了回忆的价值。

18、张小娴说:你以为不可失去的人,原来并非不可失去,你流干了眼泪,自有另一个人逗你欢笑,你伤心欲绝,然后发现不爱你的人,根本不值得你为之伤心,今天回首,何尝不是一个喜剧?情尽时,自有另一番新境界,所有的悲哀也不过是历史。

19、张小娴说:爱情总是想象比现实美丽,相逢如是,告别亦如是。我们以为爱得很深、很深,来日岁月,会让你知道,它不过很浅、很浅。最深最重的爱,必须和时日一起成长。

20、张小娴说:开始的开始总是甜蜜的后来就有了厌倦、习惯、背弃、寂寞、绝望和冷笑曾经渴望与一个人长相厮守,后来,多么庆幸自己离开了曾几何时,在一段短暂的时光里,我们以为自己深深的爱着的一个人。后来,我们才知道那不是爱,那只是对自己说谎。

21、张小娴说:时间会让你了解爱情,时间能够证明爱情,也能够把爱推翻。没有一种悲伤是不能被时间减轻的。如果时间不可以令你忘记那些不该记住的人,我们失去的岁月又有什么意义?如果所有的悲哀、痛苦、失败都是假的,那该多好?可惜,世上有很多假情假义,自己的痛苦、失败、悲哀,却偏偏总是真的。

22、张小娴说:一个钱币最美丽的状态,不是静止,而是当它像陀螺一样转动的时候,没人知道,即将转出来的那一面,是快乐或痛苦,是爱还是恨。快乐和痛苦,爱和恨,总是不停纠缠。所谓缘分,也和发明一样吧,都是源于偶然。爱情也是一种发明,需要不断改良。只是,这种发明跟其他发明不一样,它没有专利权,随时会给人抢走。

23、张小娴说:在最有感觉的时候,她没有停下脚步,那么,也不必在一起走完那段路之后,回头去寻找那些散落在地上的感觉,路已经走完。爱情中最伤感的时刻是后期的冷淡,一个曾经爱过你的人,忽然离你很远,咫尺之隔,却是天涯。曾经轰轰烈烈,曾经千回百转,曾经沾沾自喜,曾经柔肠寸断。到了最后,最悲哀的分手竟然是悄无声息。

24、张小娴说:有相逢就有别离,可是每个人都害怕别离。大家都知道,最后一次的别离就是死亡。我们口里说“天下无不散之宴席”,心里却舍不得喝掉手中的酒,还想再唱一支歌,再唱一支歌。你可不可以不走?

25、张小娴说:世上最凄绝的距离是两个人本来距离很远,互不相识,忽然有一天,他们相识,相爱。距离变得很近。然后有一天,不再相爱了,本来很近的两个人,变得很远,甚至比以前更远。

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