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河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
（學(xué)生填表）
院系： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院 2007年4月12日
課題名稱
制冷系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)（量換熱器及總體設(shè)計(jì)）
學(xué)生姓名
潘茂輝
專業(yè)班級(jí)
制冷031
課題類型
工程設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
薛玉卿
職稱
助教
課題來源
科研
1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
依據(jù)：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO917-1974《制冷壓縮機(jī)的試驗(yàn)》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5773-87“容積式制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)方法”。，該試驗(yàn)臺(tái)采用“第二制冷劑電量熱器法”作為主測(cè)，其原理是利用量熱器內(nèi)充注的與被測(cè)壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)相隔離的第二制冷劑作為熱交換介質(zhì)，將制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量與電加熱器產(chǎn)生的熱量相互交換，達(dá)到平衡時(shí)，通過測(cè)量加熱電量而得出制冷量的一種間接試驗(yàn)方法；同時(shí)采用液體質(zhì)量流量計(jì)法作為輔測(cè)，計(jì)算出它在規(guī)定工況條件下轉(zhuǎn)換成氣態(tài)所必須吸收的熱量，即制冷量。換熱器設(shè)計(jì)所遵循或參照的相應(yīng)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)：《制冷裝置用壓力容器》（JB/T6917-93）、《單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)組用冷凝器型式與基本參數(shù)》（JB/T5444-91）、《鋼制殼管式換熱器》（GB151）、《制冷設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》（GB9237）等。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是蒸發(fā)器的大小，它影響制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的充注量。
意義：該綜合性試驗(yàn)臺(tái)采用第二制冷劑法以及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟度和冷凝器冷卻水閥的開啟度達(dá)到設(shè)定工況時(shí)采集記錄各工況參數(shù)，如，吸排氣壓力、過冷溫度、量熱器出口溫度等，進(jìn)而得出制冷量、輸入功率、EER值，進(jìn)行對(duì)比分析各工況的這些量值，得出與壓縮機(jī)相匹配的最佳工況，所以該試驗(yàn)臺(tái)可以滿足產(chǎn)品檢測(cè)的需要。
在該試驗(yàn)臺(tái)上通過改變各輸入?yún)?shù)的變化得出各參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)或制冷系統(tǒng)其他部件性能的影響大小，對(duì)于影響大的，通過針對(duì)性的改善這些部件的某些部分從而使其性能得到改善，最終使部件的設(shè)計(jì)優(yōu)化，制冷系統(tǒng)的性能優(yōu)化。
此外，可以進(jìn)行不同制冷劑的變工況性能實(shí)驗(yàn)，得到各種性能參數(shù)隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化關(guān)系，得出各制冷劑的同工況下相應(yīng)制冷量、輸入功率、EER值等，進(jìn)行比較找出最佳的制冷劑，為將來無氟技術(shù)的徹底實(shí)現(xiàn)提供參考。還可以在其上進(jìn)行研究制冷劑充注量與各種工況的關(guān)系等多種科研過程。
2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述
從二十世紀(jì)后半葉開始，隨著制冷行業(yè)的發(fā)展，有關(guān)制冷系統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)作為各制冷系統(tǒng)部件的標(biāo)準(zhǔn)之一的體驗(yàn)與實(shí)現(xiàn)更是得到前所未有的高速發(fā)展，從手動(dòng)到半自動(dòng)，再到全自動(dòng)。但綜述起來，其研究方向主要集中在以下幾個(gè)方面。
1 模糊控制在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著電子計(jì)算機(jī)以及控制的發(fā)展，特別是模糊控制在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用，制冷系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，即借助與人們對(duì)量熱器試驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)期受的手動(dòng)控制的經(jīng)驗(yàn)，也就是手動(dòng)控制吸氣溫度，吸排氣壓力來調(diào)到規(guī)定工況下的參數(shù)值的經(jīng)驗(yàn)，引入模糊控制理論，以語(yǔ)言形式定性描述這些參數(shù)的被控過程，來實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)的全自動(dòng)控制。
2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制冷系統(tǒng)研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。自20世紀(jì)60年代，仿真技術(shù)在制冷領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種，它的產(chǎn)生和發(fā)展有著濃厚的工程實(shí)際應(yīng)用。計(jì)算機(jī)仿真就是在計(jì)算機(jī)上用數(shù)字形式表達(dá)實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，具有以下特點(diǎn)：a，用對(duì)系統(tǒng)和過程的仿真模擬方法取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，可以節(jié)省大量人力，物力，同時(shí)還能提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)時(shí)間；b，強(qiáng)了對(duì)過程特性的研究和分析，即逐步以動(dòng)態(tài)分析法取代傳統(tǒng)的靜態(tài)分析法，使建立的數(shù)學(xué)模型更加接近實(shí)際的系統(tǒng)或過程，準(zhǔn)確性提高；c，單個(gè)部件的仿真和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的仿真使得人們對(duì)部件特性和系統(tǒng)特性均能進(jìn)行比較詳盡的研究，可對(duì)產(chǎn)品開發(fā)和改進(jìn)提供方向性指導(dǎo)；d，最優(yōu)化 方法的廣泛應(yīng)用，包括最優(yōu)化設(shè)計(jì)和最佳工況調(diào)節(jié)和控制等，大大提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和過程控制的質(zhì)量；e，變以往典型工況設(shè)計(jì)為全過程工況設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的效率。
3 建模方法與仿真研究在復(fù)雜制冷系統(tǒng)中的運(yùn)用。采用基于圖形法的變頻壓縮機(jī)和膨脹閥的仿真模型以及分布參數(shù)法換熱器和管路模型，使得模型可以用來分析系統(tǒng)制冷劑充注量，壓縮機(jī)頻率，連接管路結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)換熱器結(jié)構(gòu)，風(fēng)量與環(huán)境溫濕度條件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)以及每個(gè)支路的影響，并具有較高的精度和計(jì)算效率。
相關(guān)文獻(xiàn)有：《冷空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)綜述》邵雙全 石文星 陳華俊 李先庭 彥啟森 清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系；《小型全封閉活塞式制冷壓縮機(jī)穩(wěn)態(tài)仿真》肖浩 胡益雄 中南大學(xué)長(zhǎng)沙；《空調(diào)器制冷系統(tǒng)仿真技術(shù)實(shí)用化研究》陶建辛 春蘭集團(tuán) 孫慶寬 楊亞東 春蘭電器研究所；《復(fù)雜制冷系統(tǒng)通用建模方法與仿真研究》邵雙全 石文星 李先庭 清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系。
3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
設(shè)計(jì)用于測(cè)量5HP以下蒸汽壓縮式制冷機(jī)在不同工況下的制冷量、消耗功率、能效比以及制冷系統(tǒng)各關(guān)鍵參數(shù)的綜合性試驗(yàn)臺(tái)。該性能試驗(yàn)臺(tái)按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SIO917-1974《制冷壓縮機(jī)的試驗(yàn)》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5773-87“容積式制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)方法”進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要試驗(yàn)方法采用第二制冷劑量熱器法。校核實(shí)驗(yàn)方法采用水冷冷凝器量熱器法。同時(shí)還可進(jìn)行風(fēng)冷冷凝器的試驗(yàn)，風(fēng)冷冷凝器放置在一風(fēng)洞，進(jìn)風(fēng)溫度可調(diào)。主要技術(shù)參數(shù)如下：1 系統(tǒng)工質(zhì)：R22；2 第二制冷劑：R12；3 容量范圍：1750-15000W；4 試驗(yàn)工況范圍：蒸發(fā)溫度-25~15℃；5 試驗(yàn)壓縮機(jī)功率：≤5kW；6 試驗(yàn)壓縮機(jī)電源：380V；7 整機(jī)功率：≤30kW。
4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法
根據(jù)第二制冷劑量熱器發(fā)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)各種設(shè)備，并進(jìn)行布置。
5. 實(shí)施計(jì)劃
第6-7周—查閱相關(guān)資料，健碩國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，明確課題內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)
第8-12周—詳細(xì)分析計(jì)算風(fēng)冷式和水冷式冷凝器的換熱機(jī)理，以及量熱器內(nèi)部的流體流動(dòng)與傳熱機(jī)理；然后繪制必要的加工制作圖
第13-15周—繪制綜合試驗(yàn)臺(tái)的總體布置圖，并現(xiàn)場(chǎng)參與安裝
第16周—對(duì)綜合試驗(yàn)臺(tái)的總體測(cè)控方案進(jìn)行考慮，并寫出控制原理
第17周—翻譯英文文獻(xiàn)，撰寫論文，進(jìn)行畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
研究所（教研室）意見
研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字： 年 月 日