间冷式电冰箱箱体的Z传递函数模型(Ⅱ)——应用实例

　　引 言

　　箱体动态模型的建立是电冰箱仿真中不可缺少的重要部分[1-3]。间冷式冰箱的动态仿真需要建立箱体的动态模型，采用在一维分布参数模型的基础上求取 Z 传递函数的方法。此方法在保证精度的同时大大提高仿真的速度。

　　在上一篇中[4]，已以单箱室的间冷式冰箱为例，说明了建立间冷式冰箱动态仿真用的箱体 Z 传递函数模型的基本方法。所建立的箱体模型完全是线性系统。实际的间冷式冰箱一般为多间室的，而且箱壁内部有风道，风道内流动空气不是线性系统，因而不能全部作为线性系统来处理。间冷式冰箱的冷却方式可分为串联冷却和并联冷却，冷却方式的不同也需要在箱体模型中反映出来。

　　本文将介绍如何将上一篇介绍的间冷式冰箱 Z 传递函数模型方法有效地应用到实际复杂结构的间冷式冰箱箱体建模，并验证计算效果。

　　1 实际间冷式冰箱箱体结构

　　实际间冷式冰箱包含有多个箱室，利用风扇驱动空气将蒸发器产生的冷量通过风道带到各箱室并降低箱室温度。间冷式冰箱的风道是用来引导空气进入目标箱室或者返回到蒸发器以被冷却，风道处于冰箱的箱壁中。间冷式冰箱有两种方式给箱室供冷：1) 串联冷却，即被蒸发器冷却的空气依次流过各箱室后返回蒸发器以被再次冷却;2) 并联冷却，即冷却的空气分别流入各个被冷却的箱室，混合后流回蒸发器以被再次冷却。图1所示的含5个箱室的间冷式冰箱箱体，包括串联冷却和并联冷却两种方式给箱室供冷。

　　2 实际间冷式冰箱箱体模型

　　2.1 使用虚拟箱室方法，将风道转化为虚拟箱室

　　风道内空气温度与箱室内空气温度都是由流进流出空气焓和与箱体换热量决定，即决定它们温度的机理是一致，所以可把风道当作特殊的箱室(虚拟箱室)。通过虚拟箱室方法，可使含有风道的箱壁转化为含有虚拟箱室的简单箱壁，从而使得有风道的箱壁和无风道的箱壁统一成无风道的箱壁来建模。采用此方法，图 1(a)所示的 R 蒸发器所冷却空气流经的风道和箱室，可转化成图 2(a)所示的虚拟箱室和真实箱室组成的串联箱室;图 1(b)所示的由 F 蒸发器所冷却空气流经的风道和箱室，可转化成图 2(b)所示的虚拟箱室和真实箱室组成的串联箱室所示。

　　2.2 基于 Z 传递函数的实际多箱室箱体模型

　　通过虚拟箱体处理间冷式冰箱箱体中风道，实际间冷式冰箱可看为间冷式单箱室串联和间冷式单箱室并联两种组合，如图 3 所示。图 2(a)串联冷却箱室和图 2(b)并联冷却箱室是图 3 的特例.