【毕业设计】制冷系统综合试验台设计（压缩机性能台、量换热器及总体设计）

Steven.liu · 发表于 2024-1-14 15:57:38

1. 设计（或研究）的依据与意义

依据：国际标准ISO917-1974《制冷压缩机的试验》和国家标准GB5773-87“容积式制冷压缩机性能试验方法”。，该试验台采用“第二制冷剂电量热器法”作为主测，其原理是利用量热器内充注的与被测压缩机制冷系统相隔离的第二制冷剂作为热交换介质，将制冷系统产生的冷量与电加热器产生的热量相互交换，达到平衡时，通过测量加热电量而得出制冷量的一种间接试验方法；同时采用液体质量流量计法作为辅测，计算出它在规定工况条件下转换成气态所必须吸收的热量，即制冷量。换热器设计所遵循或参照的相应规定和标准：《制冷装置用压力容器》（JB/T6917-93）、《单元式空气调节机组用冷凝器型式与基本参数》（JB/T5444-91）、《钢制壳管式换热器》（GB151）、《制冷设备通用技术规范》（GB9237）等。设计的关键是蒸发器的大小，它影响制冷系统内制冷剂的充注量。

意义：该综合性试验台采用第二制冷剂法以及数据自动采集系统通过控制系统调节节流阀的开启度和冷凝器冷却水阀的开启度达到设定工况时采集记录各工况参数，如，吸排气压力、过冷温度、量热器出口温度等，进而得出制冷量、输入功率、EER值，进行对比分析各工况的这些量值，得出与压缩机相匹配的最佳工况，所以该试验台可以满足产品检测的需要。

在该试验台上通过改变各输入参数的变化得出各参数对压缩机或制冷系统其他部件性能的影响大小，对于影响大的，通过针对性的改善这些部件的某些部分从而使其性能得到改善，最终使部件的设计优化，制冷系统的性能优化。

此外，可以进行不同制冷剂的变工况性能实验，得到各种性能参数随蒸发温度和冷凝温度的变化关系，得出各制冷剂的同工况下相应制冷量、输入功率、EER值等，进行比较找出最佳的制冷剂，为将来无氟技术的彻底实现提供参考。还可以在其上进行研究制冷剂充注量与各种工况的关系等多种科研过程。

2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述

从二十世纪后半叶开始，随着制冷行业的发展，有关制冷系统的试验台作为各制冷系统部件的标准之一的体验与实现更是得到前所未有的高速发展，从手动到半自动，再到全自动。但综述起来，其研究方向主要集中在以下几个方面。

1 模糊控制在制冷系统中的应用。随着电子计算机以及控制的发展，特别是模糊控制在制冷系统中的应用，制冷系统试验台实现了全自动控制，即借助与人们对量热器试验台长期受的手动控制的经验，也就是手动控制吸气温度，吸排气压力来调到规定工况下的参数值的经验，引入模糊控制理论，以语言形式定性描述这些参数的被控过程，来实现试验台的全自动控制。

2 计算机仿真技术在制冷系统研究与优化设计中的运用。自20世纪60年代，仿真技术在制冷领域中得到广泛应用，仿真技术是计算机技术的一种，它的产生和发展有着浓厚的工程实际应用。计算机仿真就是在计算机上用数字形式表达实际系统的运动规律，具有以下特点：a，用对系统和过程的仿真模拟方法取代传统实验方法，可以节省大量人力，物力，同时还能提高开发效率，缩短开发时间；b，强了对过程特性的研究和分析，即逐步以动态分析法取代传统的静态分析法，使建立的数学模型更加接近实际的系统或过程，准确性提高；c，单个部件的仿真和对整个系统的仿真使得人们对部件特性和系统特性均能进行比较详尽的研究，可对产品开发和改进提供方向性指导；d，最优化方法的广泛应用，包括最优化设计和最佳工况调节和控制等，大大提高了系统设计和过程控制的质量；e，变以往典型工况设计为全过程工况设计，提高了系统的可靠性和系统运行的效率。

3 建模方法与仿真研究在复杂制冷系统中的运用。采用基于图形法的变频压缩机和膨胀阀的仿真模型以及分布参数法换热器和管路模型，使得模型可以用来分析系统制冷剂充注量，压缩机频率，连接管路结构，系统换热器结构，风量与环境温湿度条件对整个系统以及每个支路的影响，并具有较高的精度和计算效率。

相关文献有：《冷空调系统计算机仿真技术综述》邵双全石文星陈华俊李先庭彦启森清华大学建筑技术科学系；《小型全封闭活塞式制冷压缩机稳态仿真》肖浩胡益雄中南大学长沙；《空调器制冷系统仿真技术实用化研究》陶建辛春兰集团孙庆宽杨亚东春兰电器研究所；《复杂制冷系统通用建模方法与仿真研究》邵双全石文星李先庭清华大学建筑技术科学系。

3. 课题设计（或研究）的内容

设计用于测量5HP以下蒸汽压缩式制冷机在不同工况下的制冷量、消耗功率、能效比以及制冷系统各关键参数的综合性试验台。该性能试验台按照国际标准SIO917-1974《制冷压缩机的试验》和国家标准GB5773-87“容积式制冷压缩机性能试验方法”进行设计。主要试验方法采用第二制冷剂量热器法。校核实验方法采用水冷冷凝器量热器法。同时还可进行风冷冷凝器的试验，风冷冷凝器放置在一风洞，进风温度可调。主要技术参数如下：1 系统工质：R22；2 第二制冷剂：R12；3 容量范围：1750-15000W；4 试验工况范围：蒸发温度-25~15℃；5 试验压缩机功率：≤5kW；6 试验压缩机电源：380V；7 整机功率：≤30kW。

4. 设计（或研究）方法

根据第二制冷剂量热器发，设计试验台各种设备，并进行布置。