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干式蒸发器动态集中参数模型研究 河北工程学院城建系 毕文峰 李琼 张子平 摘要：建立了基于集中参数的空调蒸发器模型，主要考虑了开、停机阶段的动态特性。 关键词：集中参数 蒸发器 动态特性 1前言 整个制冷装置均是在动态下工作，纯粹的稳态工况是不存在的。到目前为止，对制冷系 统所建立的理论模型中大部分是基于稳态工况下做出的。为对制冷系统进行最佳匹配及最优 控制等，需建立系统的动态数学模型。 现有的蒸发器模型可分为稳态和动态两大类，按模型的集中程度，动态模型可分为集中 参数模型集中、分布参数模型和分区模型等。 蒸发器的动态特性主要反映在装置开、停机过程中。对于空调器的蒸发器，开机过程中 从池状两相饱和态变化到气液两相和过热气体前后相继的流动状态，在停机过程中又恢复到 原先的状态。开机时，蒸发器内的压力迅速下降而造成制冷剂的蒸发，最终与被压缩机抽出 的制冷剂流量相近时，整个制冷装置减趋稳定。 2模型建立 2.1建模假设 蒸发器的建模因其复杂性，历来是制冷空调装置建模中的重点和难点。相应的模型繁简 程度千差万别。拟采用分区集中参数模型，本文的建模假设如下： （1）管内制冷剂和管外空气均作一维流动，且为逆流形态； （2 ）忽略管壁热阻； （3 ）忽略轴向导热； （4 ）忽略制冷剂侧压降，不考虑结霜现象； 2.2制冷剂侧开机动态模型 如前所述，忽略制冷剂侧流动压降，即不用考虑动量方程。考虑蒸发器初始阶段为两相 过热状态。开机过程中蒸发器内制冷剂状态变化的真实过程很复杂，模型建立应该考虑保证 状态变化连续性，从模型机理上保证计算的合理性和稳定性。本文考虑蒸发器开机模型分为 四个阶段，如图 1 所示。 池状沸腾流阶段 共存状态 中间过程阶段 正常沸腾流阶段 图1 制冷剂侧开机过程 在初始状态，蒸发器内的制冷剂以池状沸腾流动为主； 当从节流装置流入的制冷剂干度低于蒸发器内的制冷剂平均干度时，蒸发器内的制冷剂 进入池状沸腾和正常沸腾流动共存的状态； 随着池状沸腾流动区域逐渐缩小和干涸，制冷剂流动就过渡到了完全的正常沸腾流动阶 段。 作者简介：毕文峰 （1980- ）男，山西高平人，在读硕士研究生，建筑环境与设备工程专业 河北工程学院238 信箱 邮编：056038 E-mail：bwf3163490@ Tel ：03103163707 - 96 - 2.2.1池状沸腾流模型 假定m 是进口流量和压缩机流量的某一平均值。 e,o dM 连续性方程： e m m （1） e,i e,o dt dT 管壁温度方程：C M w a A (T T ) a A (T T ) （2 ） w rw dt o o a w i i w e 对流换热方程：Q aA (T T ) （3 ） e w e 式中，T 为管外空气侧平均温度，T 为管壁平均温度，T 为管内制冷剂平均温度，a a w e i 为管内侧的平均换热系数，a 为管外侧的平均换热系数，A 为管内侧换热面积，A 为管