溴化锂吸收式制冷机模拟实验教学系统设计

　　吸收式制冷机是以热能为驱动力,以制取冷水为目的,因为其能够利用廉价能源和低品位热能、解决电力不足等问题而得到了广泛推广和应用。实验教学是将理论和实践相结合的一个重要环节,在吸收式制冷课程教学过程中,很多重要的基本概念和基本原理必须通过实验才能使学生更好地理解和掌握[1-3]。由于吸收式制冷机组结构复杂,驱动热源回路、冷却水回路、冷水回路、制冷剂回路和溶液回路等内容不易被学生理解和接受。另外,吸收式制冷机组是一个庞大的整体设备,并且价格昂贵,在学校实验经费和实验室空间有限的情况下,不可能购置真正的吸收式制冷机组、进行实际控制,或将它剖开以便让学生了解其内部结构。因此,迫切地需要寻求新的实验教学方法和手段。将仿真虚拟实验技术引入实验教学,开发仿真软件是提高实验效果和降低实验成本的有效手段之一[4-7]。

　　为了满足吸收式制冷技术领域的教学需要,以实际的制冷机组图纸和运行参数为基础,开发了基于ACAD和Visual Basic的溴化锂吸收式制冷机仿真实验软件。该软件采用友好的人机交互界面,可以完成机组结构剖析、循环热力计算和控制回路模拟仿真等实验内容,既降低了学习难度,又提高了实验教学的效果。本文主要介绍了该仿真软件的结构模拟方法、热力计算、控制过程分析和人机界面构成等内容。

　　1 结构仿真软件开发

　　由于吸收式机组的结构比较复杂,并且部分部件的结构具有相似性,直接采用交互式绘图方式在三维坐标下绘制立体图形工作量大,也难以适应不同制冷机型的参数变化要求。因此,制冷机三维结构软件包利用ACAD的二次开发软件AutoLISP语言编写。AutoLISP语言是AutoCAD提供给用户的主要的二次开发工具之一[8],用AutoLISP语言编写应用程序,可以为AutoCAD增加新的命令或修改AutoCAD。这样,相似的结构只需编写一个主程序即可,针对具体的型号可以通过参数的修改得到不同结构的仿真图形。

　　在结构仿真的过程中,首先要根据全套的工程技术图纸进行结构分析、确定模型精度。太少的细节会降低模型的准确性,而过多的细节不仅会使模型复杂化、浪费精力,还会引起贴图和材料的应用等问题,甚至使计算机的内存容纳不下。

　　然后,对整个零部件进行分类,编写规则实体程序库,采用模块化的方式,逐级对零部件合成。对相交的实体,在创建图元选择集后,对其进行布尔运算,最后进行网格化。

　　绘制完成的三维造型,根据不同的材质(钢材、铜材等),采用三维动画软件进行彩色渲染。得到一系列压缩的图像文件,利用Windows环境下的图形设备接口GDI函数编程,配以声音、字幕等多媒体技术,就完成了对制冷机组的结构系统的仿真软件开发。仿真软件的主界面如图1所示。