PPT《第八章 制冷装置的设计计算》

?,Vh,?分别为压缩机的输气系数、理论容积输气量,电效率;

pc,pe,vs,m分别表示冷凝压力、蒸发压力、吸气比容、多变指数. IRT of USST 2. 毛细管模型 毛细管中制冷剂的流速很高,制冷剂流过毛细管所需要的时间也远小于系统的时间常数,因此毛细管进出口状态的影响也可以认为是即时的 其模型采用稳态模型 因为 管内流体流动的高度非线性,各种较为精确的分布参数模型在数值求解时速度较慢且存在计算的稳定性问题 所以 建立精确,同时又简单、通用的毛细管模型对于实际装置的设计与优化具有重要意义 IRT of USST 对于一维等焓均相流动,有如下控制方程 (8-48) 式中,p, v, G分别为流体的压力、比容和质流密度,D和L分别为毛细管内径和长度,f为沿程摩阻系数. 下面介绍的绝热毛细管的近似积分模型是一种较好的模型. IRT of USST (1) 过冷区模型 过冷区液体比容和沿程摩阻系数可认为不变,对上式积分,得过冷区长度 (8-49) 式中,?pSC表示过冷区压降,下标SC表示过冷区. IRT of USST (2) 两相区模型 用p1和v1表示两相区的进口压力和比容,p2和v2表示两相区的出口压力和比容.建立如下经验方程 (8-50) 因沿程摩阻系数f变化不大,故在积分过程中设为定值,取进出口摩阻系数之算术平均.得二相区长度 (8-51) k1是一个仅与边界条件相关的常量 (8-52) IRT of USST (3) 过热区模型 对于低压下的过热气体,可近似看作理想气体.因此在等焓过程中温度不变 (8-53) 式中,T和R分别是绝对温度和气体常数. 由式(5-22)得(8-54) 将式(5-22)和(5-23)代入方程(5-17)并积分,得过热区长度 (8-55) 式中,下标1和2分别表示过热区的进口和出口参数. IRT of USST 在实际计算中,为方便起见,取(4) 壅塞流 当工质在毛细管出口处的流速达到当地音速时,毛细管处于壅塞流动. 此时毛细管出口压力大于或等于背压 背压的降低对毛细管质流率已无影响.此时的质流率GC称为毛细管的壅塞质流率或临界质流率,可按式(8-56)至(8-57)计算 IRT of USST (8-56) (8-57) (8-58) 式(8-56)至(8-58)表明毛细管的临界质流量只是当地干度和制冷剂热物性的函数,而与毛细管结构尺寸无关.式(8-57)和(8-58)可以由制冷剂热物性数据拟合成关联式.另外,为了简化计算,若在过冷流动或过热流动中发生壅塞,分别按饱和液体和饱和气体处理. IRT of USST (5) 其他参数的确定 对于毛细管流动的沿程摩阻系数 f 的计算,采用Churchill关联式: (8-59) 上面关联式可覆盖整个Re数区域,且考虑了毛细管内粗糙度的影响,一般毛细管相对粗糙度约为3.27?10?4. 对于两相区的动力粘度?TP按下式计算. (8-60) IRT of USST (6) 管长计算 (7) 质流量计算 在装置仿真中,毛细管的结构尺寸都是已知的,而需要求得的是流量等参数.其基本实现步骤如下: 在进口状态及出口背压已知条件下 先要确定进口有无过冷,过冷度有多大 一般情况 : 毛细管进口为过冷,出口为二相 管长 = 过冷区管长 + 二相区的管长 其它情况 : 先确定存在哪几相 总的管长 =各相的长度之和 步骤1:假设毛细管的出口压力等于其背压,结合进口条件,确定毛细管内是否存在过冷、两相或过热流动区域及存在的各流动区域的进、出口状态,并求出毛细管出口为背压时的壅塞质流率G0. 步骤2:假定毛细管的流量为G0,对于存在的各流动区域,计算该区域的长度,并将不同流动区域的计算长度相加后得到毛细管的计算长度. 步骤3:将毛细管的计算长度与实际长度比较.若计算长度在误差限之内,则毛细管出口的压力等于背压,质流率等于G0.若计算长度偏长,则说明实际质流率大于G0,毛细管的出口压力高于背压,此时需要重新假定新的出口压力,重复以上的过程.若计算长度偏短,则说明实际质流率小于G0,不出现壅塞,出口压力等于背压,此时只要在小于G0的质流率范围内搜索一个正确的质流率. IRT of USST 3. 蒸发器和冷凝器模型 (8-61) (8-62) 建模与求解中忽略蒸发器与冷凝器中制冷剂的阻力损失,制冷剂两相区的温度可近似认为是一致的 因此系统不必采用分布参数模型,只要将两器按过冷、二相、过冷分成几个大块即可 . 对于冷凝器,根据制冷剂的质量和能量守恒方程式, IRT of USST 其中,M, h, m分别为制冷剂的质量、焓和质流率;