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一般的蒸汽压缩式制冷系统的基本原理是由压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽,使蒸汽的体积减小,压力升高,压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成压力较高的液体,经节流阀节流后,成为压力较低的液体后,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽,再送入压缩机的入口,从而完成制冷循环。水制冷剂蒸汽压缩式制冷系统由于其能高效方便的提供7℃和更低温度的冷冻水,被西方各国广泛的应用于空调工程等领域。在目前研究的新型制冷剂中,水是比较理想的一种:1)首先,水是地球生物构成的基本物质,在环境和安全性方面毫无问题;2)其次,水非常廉价且容易获得;3)最后,水既可以做制冷剂,又可以做载冷剂,既能简化制冷系统的结构,又能减少换热温差从而提高制冷系数COP,COP较高,这意味着在保持制冷量不变的情况下,减少CO2排放量,对减缓地球气候变暖也将会有所贡献。近些年,水压缩式制冷系统由于其高能效,无污染的特点,对它的研究工作又重新被提出,并得到了一定的重视。同时,制冷系统的仿真在国内制冷剂制造业也得到了一定程度的重视和发展。然而,对水压缩式制冷系统的研究和应用,我国还处在起步阶段,对于这方面的研究很少,因此进行这方面的研究迫在眉睫,由于时间和资金方面的问题,本文对水压缩式制冷系统的研究很难通过试验的方法进行,因此,本文采取数值模拟的办法对其进行模拟分析。
本文基于上述背景和原因,所完成的主要工作如下:本文研究方法为系统模拟,首先需要建立水压缩式制冷系统的物理模型并转化为数学模型,并编制工质的循环参数计算程序。对水压缩式制冷系统的关键部件仿真建模。水压缩式制冷系统的物理模型建立的关键在于建立轴流式压缩机的物理模型,建立混合喷淋式蒸发器和混合式冷凝器的物理模型。利用MATLAB,EXCEL等软件进行模拟分析和数据统计,并将模拟结果进行对比分析。在将系统的物理模型转化为数学模型并且运行正常的情况下,通过模型模拟实验提取需要的性能参数,对系统循环进行分析。进一步进行模拟系统的基本工况建立运行以及和其它单级压缩式制冷系统运行性能的比较分析,运行条件对机组性能的影响曲线,机组部件(尺寸)对机组性能的影响曲线等等。从而得到了关于水压缩式制冷系统的运行性能状况,以及各个设备选择方面的规律。