制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)策略淺析

錢家琦 王超 張錦

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是制冷行業(yè)。微機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)智能化、集成化的發(fā)展將制冷系統(tǒng)推向一個(gè)新的高度，使信息與工業(yè)相輔相成。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，高能耗、高消耗終將被社會(huì)淘汰。創(chuàng)新、綠色、環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展理念對(duì)制冷系統(tǒng)提出了硬性要求，為制冷行業(yè)的發(fā)展指明了方向。制冷系統(tǒng)的低能耗、低污染、高效率一直是研究者追求的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)技術(shù)與制冷技術(shù)的結(jié)合為研究者開辟了一條新的途徑，為制冷系統(tǒng)的優(yōu)化提供了一條便捷的途徑。

關(guān)鍵詞：制冷設(shè)備;循環(huán)系統(tǒng);計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì);應(yīng)用策略

引言

隨著經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到各行各業(yè)。在各行各業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也是必不可少的。與此同時(shí)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)一體化時(shí)代的到來，我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。為了在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中生存和發(fā)展，所有的企業(yè)都在不斷地對(duì)自己進(jìn)行一系列的改革和創(chuàng)新。其中，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)也是21世紀(jì)不可或缺的要素之一。計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用逐漸成為企業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。企業(yè)做好產(chǎn)品設(shè)計(jì)最重要的是與時(shí)俱進(jìn)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，從而為企業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)概念

計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要組成部分。它以電腦為基礎(chǔ)，可讓您根據(jù)問題物件的實(shí)際需求建立真正的數(shù)學(xué)模型，然后將其轉(zhuǎn)換為模擬模型。在決策的不同方面，工作人員使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來顯示計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)屏幕上顯示抽象問題，然后動(dòng)態(tài)地測(cè)試模型。這是一項(xiàng)綜合技術(shù)，結(jié)合了信息技術(shù)、控制理論和各種實(shí)用系統(tǒng)領(lǐng)域的多學(xué)科和理論知識(shí)。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)最重要的意義在于它可以將虛擬數(shù)據(jù)和人腦參數(shù)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)中的特定圖像或全景圖像，從而實(shí)現(xiàn)抽象物質(zhì)的可視化。這種技術(shù)是在美國誕生的，自其創(chuàng)立以來第一次受到世界各國的高度重視和重視，被世界各國引進(jìn)和推廣，并廣泛用于國防、能源、運(yùn)輸、航空和空間等軍事領(lǐng)域。制冷空調(diào)中計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的使用始于1970年代末和1980年代初。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)目前正在制冷空調(diào)領(lǐng)域研究制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮重要作用。

2制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)概述

所謂制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)實(shí)際上是指科學(xué)利用外部能量的系統(tǒng)，以確保環(huán)境或設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)熱轉(zhuǎn)換。制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)有多種類型，通常按照制冷設(shè)備中使用的制冷劑的差異進(jìn)行分類。主要可分為混合制冷劑制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、氨制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)、氟利昂制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)和幾種具有空氣等不同制冷劑的大型制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)。作為制冷設(shè)備的循環(huán)系統(tǒng)，其主要功能是可以通過一定的循環(huán)方式將低溫制冷劑液體排放到蒸發(fā)器中，同時(shí)通過蒸發(fā)器中的一些系統(tǒng)在一定程度上改變周圍環(huán)境的熱量。冷藏室冷卻設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)中存在低壓系統(tǒng)，低壓系統(tǒng)中的大多數(shù)管道和設(shè)備都設(shè)置在倉庫中，因此通常稱為倉庫系統(tǒng)。此外，另一部分涉及壓縮機(jī)出口閥通過排氣管油分離器冷凝器燒瓶液體容器高壓輸液管至節(jié)流閥的制冷劑循環(huán)。該部分設(shè)備和管線中的制冷劑壓力相對(duì)較高，甚至接近冷凝壓力，因此該部分也被稱為高壓系統(tǒng)。對(duì)于高壓系統(tǒng)，其主要功能是正確控制制冷劑蒸汽壓力，使用相應(yīng)的熱釋劑將原蒸汽轉(zhuǎn)化為液體，以確保其能夠再次蒸發(fā)并吸收冷卻對(duì)象的熱量。同時(shí)，在高壓系統(tǒng)中，制冷設(shè)備中的制冷劑可以向周圍環(huán)境釋放熱量。冷藏室制冷循環(huán)設(shè)備中，高壓設(shè)備的設(shè)備和管道主要設(shè)置在室外或機(jī)房內(nèi)，因此內(nèi)部人士也稱之為機(jī)房系統(tǒng)。

3制冷設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬仿真設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制冷設(shè)備高效節(jié)能的目的，除了選擇選擇性優(yōu)良、運(yùn)行可靠的制冷設(shè)備外，也是提高管理技術(shù)人員專業(yè)技能的重要環(huán)節(jié)，不容忽視。真正的冷卻系統(tǒng)對(duì)設(shè)備投資巨大，維護(hù)成本高，運(yùn)行故障造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。因此，制冷技術(shù)人員首先應(yīng)具備卓越的專業(yè)知識(shí)，其次應(yīng)具備卓越的實(shí)踐能力。制冷仿真系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性、安全性、高效率等優(yōu)點(diǎn)。目前這是大學(xué)和制冷管理人員首選的培訓(xùn)方法。計(jì)算機(jī)在制冷設(shè)備仿真中的作用不容忽視?？梢哉f，沒有電腦的參與，就不可能有模擬技術(shù)。制冷仿真系統(tǒng)旨在通過計(jì)算機(jī)模擬制冷設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。該操作實(shí)現(xiàn)了模擬訓(xùn)練器的功能。制冷工程師可以通過模擬該系統(tǒng)來提高他們的實(shí)用技能。采用多門理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過系統(tǒng)模型模擬了實(shí)際制冷設(shè)備或假想設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際制冷設(shè)備制冷的綜合技術(shù)。與實(shí)際的制冷系統(tǒng)相比，制冷仿真系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全、靈活、有效，因此廣泛應(yīng)用。信息技術(shù)的不斷更新促進(jìn)了制冷系統(tǒng)的創(chuàng)新。制冷仿真系統(tǒng)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：基于UNIX或VMS操作系統(tǒng)的仿真技術(shù);基于UNIX和VMS技術(shù)的圖形仿真技術(shù);基于Windows操作系統(tǒng)的圖形仿真技術(shù)。到目前為止，培養(yǎng)和提高制冷技術(shù)人員能力的理想途徑是使用先進(jìn)的模擬技術(shù)軟件。早在1970年代中期和后期，就有了衡量國內(nèi)外設(shè)備和產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)準(zhǔn)。1986年，我國引進(jìn)了單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，1988年引進(jìn)了ZLK-2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，用于多設(shè)備和冷鏈空調(diào)系統(tǒng)。事實(shí)證明，計(jì)算機(jī)技術(shù)與制冷技術(shù)密切相關(guān)。今后20年，國際制冷學(xué)會(huì)的專家指出，單個(gè)制冷設(shè)備的能耗預(yù)計(jì)將減少30% ～ 50%。隨著科技創(chuàng)新理念的不斷發(fā)展，中國制冷行業(yè)研究人員目前也在大幅降低能耗。

3.2壓縮機(jī)模型

壓縮機(jī)是制冷空調(diào)系統(tǒng)的核心，也稱為制冷空調(diào)系統(tǒng)的核心，是制冷空調(diào)系統(tǒng)最復(fù)雜的組成部分，不僅具有傳熱傳質(zhì)過程，而且具有復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程。因此，在制造壓縮機(jī)模型時(shí)，需要根據(jù)不同的目的建立多個(gè)不同的模型。但相對(duì)來說，制冷空調(diào)裝置中的壓縮機(jī)模型大多是分組參數(shù)模型，構(gòu)建分組參數(shù)模型將主要采用效率方法、圖形方法和詳細(xì)熱力學(xué)模型方法。其中，圖形方法相對(duì)簡單，計(jì)算速度較快，但構(gòu)造模型也相對(duì)簡化。因此，該方法對(duì)制冷和空調(diào)設(shè)備的計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)行的優(yōu)化效果不是很理想。有效性規(guī)則是一種相對(duì)廣泛的模型構(gòu)建方法。這一方法主要涉及制冷和空調(diào)業(yè)務(wù)方面的相關(guān)實(shí)際數(shù)據(jù)，然后確定制冷和空調(diào)部門的業(yè)務(wù)方案和相應(yīng)的系數(shù)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)兩者之間的差異逐步修訂，以滿足精度要求。詳細(xì)熱力學(xué)模型法綜合考慮壓縮機(jī)進(jìn)氣損耗、排氣損耗和傳熱損耗，還考慮了壓縮機(jī)工作環(huán)境的運(yùn)行過程，因此優(yōu)化效果比較理想。例如，Duprez根據(jù)制冷和空調(diào)壓縮機(jī)的工作條件全面審查了所有損耗系數(shù)，然后建立了一個(gè)更詳細(xì)的熱力學(xué)模型，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)制冷劑質(zhì)量、制冷能力、排氣溫度和消費(fèi)量的性能。

3.3分布性參數(shù)仿真模型

雖然經(jīng)驗(yàn)參數(shù)相關(guān)模型比較簡單，但其適用范圍有限，無法準(zhǔn)確反映節(jié)流閥的功能?，F(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)，分布式參數(shù)運(yùn)行模型已成為估算節(jié)流閥設(shè)計(jì)質(zhì)量的基本方法。由于沒有代表滑移比的極其精確的數(shù)據(jù)相關(guān)方程，所以這種運(yùn)行模型基本上是均勻流動(dòng)模型。均質(zhì)流動(dòng)模型是蒸汽相和液體相的完全混合，不具有相界面間速度梯度差異，符合熱效應(yīng)平衡方程。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，由于兩階段相互作用，毛細(xì)血管內(nèi)兩相流動(dòng)沒有達(dá)到純粹均勻的流動(dòng)狀態(tài)。

結(jié)束語

有鑒于此，在現(xiàn)代社會(huì)，計(jì)算機(jī)是人們生活的一部分，可以用于所有活動(dòng)領(lǐng)域，對(duì)所有活動(dòng)領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn)。特別是，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，使用計(jì)算機(jī)優(yōu)化和設(shè)計(jì)產(chǎn)品可以被視為生產(chǎn)創(chuàng)建過程中更重要的工具，因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)過程涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的所有方面，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)和更新中的系統(tǒng)參數(shù)建立更好的計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)安排是產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理的重要方面。計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)、快速的優(yōu)點(diǎn)和更系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，隨著計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)的普及，計(jì)算機(jī)模擬在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也是時(shí)代發(fā)展的必然要求。

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