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河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
（學生填表）
院系： 車輛與動力工程學院 2007年4月12日
課題名稱
制冷系統(tǒng)綜合試驗臺設(shè)計（量換熱器及總體設(shè)計）
學生姓名
潘茂輝
專業(yè)班級
制冷031
課題類型
工程設(shè)計
指導教師
薛玉卿
職稱
助教
課題來源
科研
1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義
依據(jù)：國際標準ISO917-1974《制冷壓縮機的試驗》和國家標準GB5773-87“容積式制冷壓縮機性能試驗方法”。，該試驗臺采用“第二制冷劑電量熱器法”作為主測，其原理是利用量熱器內(nèi)充注的與被測壓縮機制冷系統(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，達到平衡時，通過測量加熱電量而得出制冷量的一種間接試驗方法；同時采用液體質(zhì)量流量計法作為輔測，計算出它在規(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)計所遵循或參照的相應(yīng)規(guī)定和標準：《制冷裝置用壓力容器》（JB/T6917-93）、《單元式空氣調(diào)節(jié)機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：該綜合性試驗臺采用第二制冷劑法以及數(shù)據(jù)自動采集系統(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到設(shè)定工況時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，進而得出制冷量、輸入功率、EER值，進行對比分析各工況的這些量值，得出與壓縮機相匹配的最佳工況，所以該試驗臺可以滿足產(chǎn)品檢測的需要。
在該試驗臺上通過改變各輸入?yún)?shù)的變化得出各參數(shù)對壓縮機或制冷系統(tǒng)其他部件性能的影響大小，對于影響大的，通過針對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)計優(yōu)化，制冷系統(tǒng)的性能優(yōu)化。
此外，可以進行不同制冷劑的變工況性能實驗，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，進行比較找出最佳的制冷劑，為將來無氟技術(shù)的徹底實現(xiàn)提供參考。還可以在其上進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. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述
從二十世紀后半葉開始，隨著制冷行業(yè)的發(fā)展，有關(guān)制冷系統(tǒng)的試驗臺作為各制冷系統(tǒng)部件的標準之一的體驗與實現(xiàn)更是得到前所未有的高速發(fā)展，從手動到半自動，再到全自動。但綜述起來，其研究方向主要集中在以下幾個方面。
1 模糊控制在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著電子計算機以及控制的發(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)試驗臺實現(xiàn)了全自動控制，即借助與人們對量熱器試驗臺長期受的手動控制的經(jīng)驗，也就是手動控制吸氣溫度，吸排氣壓力來調(diào)到規(guī)定工況下的參數(shù)值的經(jīng)驗，引入模糊控制理論，以語言形式定性描述這些參數(shù)的被控過程，來實現(xiàn)試驗臺的全自動控制。
2 計算機仿真技術(shù)在制冷系統(tǒng)研究與優(yōu)化設(shè)計中的運用。自20世紀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)是計算機技術(shù)的一種，它的產(chǎn)生和發(fā)展有著濃厚的工程實際應(yīng)用。計算機仿真就是在計算機上用數(shù)字形式表達實際系統(tǒng)的運動規(guī)律，具有以下特點：a，用對系統(tǒng)和過程的仿真模擬方法取代傳統(tǒng)實驗方法，可以節(jié)省大量人力，物力，同時還能提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)時間；b，強了對過程特性的研究和分析，即逐步以動態(tài)分析法取代傳統(tǒng)的靜態(tài)分析法，使建立的數(shù)學模型更加接近實際的系統(tǒng)或過程，準確性提高；c，單個部件的仿真和對整個系統(tǒng)的仿真使得人們對部件特性和系統(tǒng)特性均能進行比較詳盡的研究，可對產(chǎn)品開發(fā)和改進提供方向性指導；d，最優(yōu)化 方法的廣泛應(yīng)用，包括最優(yōu)化設(shè)計和最佳工況調(diào)節(jié)和控制等，大大提高了系統(tǒng)設(shè)計和過程控制的質(zhì)量；e，變以往典型工況設(shè)計為全過程工況設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)運行的效率。
3 建模方法與仿真研究在復雜制冷系統(tǒng)中的運用。采用基于圖形法的變頻壓縮機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，壓縮機頻率，連接管路結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)換熱器結(jié)構(gòu)，風量與環(huán)境溫濕度條件對整個系統(tǒng)以及每個支路的影響，并具有較高的精度和計算效率。
相關(guān)文獻有：《冷空調(diào)系統(tǒng)計算機仿真技術(shù)綜述》邵雙全 石文星 陳華俊 李先庭 彥啟森 清華大學建筑技術(shù)科學系；《小型全封閉活塞式制冷壓縮機穩(wěn)態(tài)仿真》肖浩 胡益雄 中南大學長沙；《空調(diào)器制冷系統(tǒng)仿真技術(shù)實用化研究》陶建辛 春蘭集團 孫慶寬 楊亞東 春蘭電器研究所；《復雜制冷系統(tǒng)通用建模方法與仿真研究》邵雙全 石文星 李先庭 清華大學建筑技術(shù)科學系。
3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容
設(shè)計用于測量5HP以下蒸汽壓縮式制冷機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)的綜合性試驗臺。該性能試驗臺按照國際標準SIO917-1974《制冷壓縮機的試驗》和國家標準GB5773-87“容積式制冷壓縮機性能試驗方法”進行設(shè)計。主要試驗方法采用第二制冷劑量熱器法。校核實驗方法采用水冷冷凝器量熱器法。同時還可進行風冷冷凝器的試驗，風冷冷凝器放置在一風洞，進風溫度可調(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 試驗工況范圍：蒸發(fā)溫度-25~15℃；5 試驗壓縮機功率：≤5kW；6 試驗壓縮機電源：380V；7 整機功率：≤30kW。
4. 設(shè)計（或研究）方法
根據(jù)第二制冷劑量熱器發(fā)，設(shè)計試驗臺各種設(shè)備，并進行布置。
5. 實施計劃
第6-7周—查閱相關(guān)資料，健碩國內(nèi)外相關(guān)文獻，明確課題內(nèi)容和預(yù)期目標
第8-12周—詳細分析計算風冷式和水冷式冷凝器的換熱機理，以及量熱器內(nèi)部的流體流動與傳熱機理；然后繪制必要的加工制作圖
第13-15周—繪制綜合試驗臺的總體布置圖，并現(xiàn)場參與安裝
第16周—對綜合試驗臺的總體測控方案進行考慮，并寫出控制原理
第17周—翻譯英文文獻，撰寫論文，進行畢業(yè)答辯。
指導教師意見
指導教師簽字： 年 月 日
研究所（教研室）意見
研究所所長（教研室主任）簽字： 年 月 日