ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 7
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ 11
2.1. Устройство и принцип действия парокомпрессионной системы
охлаждения 11
2.2. Математическая модель динамики парокомпрессионной системы
охлаждения 13
2.2.1. Компрессор 14
2.2.2. Уравнение динамики температуры испарения 16
2.2.3. Уравнение для расширительного клапана 18
2.2.4. Уравнение динамики температуры конденсации 19
2.2.5. Масса рабочего агента в теплообменнике-испарителе и
теплообменнике-конденсаторе 22
2.3. Вычислительные аспекты задачи 25
3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ 27
3.1. Оценка влияния температуры окружающей среды на динамику
парокомпрессионной системы охлаждения 27
3.2. Оценка влияния времени выхода компрессора на установившийся
режим работы на динамику парокомпрессионной системы охлаждения 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 37
Система охлаждения, является одной из самых важных составляющих любой энергетической установки. Современная тенденция развития энергетических машин неразрывно связана с проблемой постоянного обеспечения оптимального теплового состояния. Эта проблема усложняется ростом плотности тепловой энергии, подлежащей рассеиванию системой охлаждения во всем диапазоне изменения нагрузки на энергетическую машину и внешних параметров окружающей среды. Одним из перспективных направлений решения этой проблемы является применение альтернативных классической системе охлаждения систем, использующих процессы кипении и конденсации рабочего агента, как более эффективные с точки зрения теплоотдачи. К таким системам можно отнести парокомпрессионные системы охлаждения, которые объединяют в себе преимущества высокотемпературного охлаждения и процессов фазового перехода в теплообменнике-испарителе и теплообменнике-конденсаторе. Сложность теплофизических процессов, проходящих в таких системах, объясняет отсутствие единой методики расчета процессов, особенно при изменении условий работы системы охлаждения.
Таким образом, моделирование динамических процессов, происходящих в парокомпрессионной системе охлаждения энергетических установок мобильных и стационарных машин и обеспечивающих наибольшую эффективность, является актуальной задачей.
Целью работы является исследование переходных динамических характеристик парокомпрессионной системе охлаждения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
1) разработка математической модели переходных процессов в парокомпрессионной системе охлаждения;
2) исследование переходных характеристик парокомпрессионной системы охлаждения при изменении температуры окружающей среды и времени выхода компрессора на установившийся режим работы..
В данной работе представлена динамическая модель парокомпрессионной системы охлаждения, дополнительно учитывающая массы рабочего агента в теплообменниках (испарителе и конденсаторе), изменение во времени паросодержания рабочего агента в точке 4 термодинамического цикла на выходе из расширительного клапана и весь спектр режимов двухфазных течений при испарении рабочего агента по средством критериальных уравнений.
В ходе численного моделирования замечено, что для установления температур и массового расхода в парокомпрессионной системе охлаждения требуется большее время, чем для частоты вращения вала компрессора. Замедление зависит от значений масс рабочего агента в теплообменниках и коэффициента теплоотдачи в испарителе, существенно изменяющегося в зависимости от режима двухфазного течения. Кроме того, задержка стабилизации массового расхода связана с утечками рабочего агента, увеличивающимися с ростом степени повышения давления, и с начальными условиями работы системы, в частности с начальной температурой окружающей среды.
На переходных характеристиках выявлены временные интервалы, когда после пуска системы из состояния ожидания наблюдалось снижение температуры испарения со временем. Установлена связь отрицательной динамики температуры Ти с начальной температурой окружающей среды, а также со сменой режима двухфазного течения.
