平行流压缩冷凝机组动态仿真研究

　　1 引言

　　在制冷空调设备中提高热交换器的换热效能是促进空调节能的重要手段之一。目前国内冷冻行业仍普遍使用翅片管式的换热器，该类换热器热交换效率低，单位重量制冷量小，制约了冷冻设备的节能，而微通道换热器本身具有结构紧凑、体积小、质量轻、耐腐蚀、节省制冷剂等优点，而且换热量较同类型翅片管式换热器提高 32%。在工业冷冻及空调中尚未有应用的案例。因此，采用新型高效微通道换热技术及匹配技术，探寻提高制冷空调设备能效比的新途径，具有重要的研究价值。

　　由于制冷系统内部不同设备运行性能相互影响，同时运行工况的改变大大增加了系统仿真的复杂度，本文以平行流压缩冷凝机组动态仿真为例，EASY5 —Engineering Analysis System 是由美国波音公司根据航空技术发展需要开发的多专业动态系统仿真分析软件。以下主要介绍 EASY5仿真软件多相流库的理论基础和建模仿真方法。

　　2 仿真模型

　　2. 1 物理模型

　　平行流冷凝器主要由集流管、多通道扁管和百叶窗翅片三部分构成[1]。平行流冷凝器制冷剂流通区域由不同流程组成，每个流程是由集流管将不同数目的扁管组合在一起。集流管除了起到合流及分流的作用外，同时也是整个冷凝器的结构支架。平行流冷凝器与传统的单进单出冷凝器区别在于: 制冷剂进入平行流换热器后，首先被集流管分流至各制冷剂扁管，与外界空气进行换热后再由另一侧的集流管合成一路，进入下一个流程。

　　平行流冷凝器每段流程的扁管数目不同，由集流管内的隔片隔断。制冷剂进入冷凝器时呈气态，比容大，此流程所需的扁管数目最多; 随着冷凝过程的进行，比容减小，相应流程的扁管数目也减小。这样布置的好处在于最大限度的降低制冷剂侧压降，同时保证整个冷凝过程有较高的流速和表面传热系数。本次仿真的平行流冷凝器内部参数尺寸见表 1 及表 2。

　　2. 2 部件模型

　　2. 2. 1 活塞式压缩机数学模型

　　活塞式压缩机模型分为吸气腔和排气腔。在压缩过程中每一部分都伴随着流体压力和焓值的状态变化。动态仿真中吸气腔内工质的压力和焓值基本微分方程式分别为[2]:

　　式中 PR———制冷剂压力，10- 1MPa

　　HR———焓值，kJ / kg

　　W———质量流量 kg / min

　　ρ———流体密度 kg /m3

　　V———控制体积，cm3

　　QCSI———压缩机的热流率