制冷空调系统的计算机仿真与优化
制冷空调系统仿真那些事
制冷空调系统仿真那些事在写这篇文章以前，先简单谈谈我是谁？本人是一名仿真工程师，从事制冷空调系统仿真。
为什么要写这篇文章？主要是闲来无事，来论坛叨叨！说说仿真这些事。
下面以问题的形式谈谈自己的观点，感兴趣的同行可以一起拍砖！（1）什么是仿真，什么模拟那？搞计算的人可能听到这样的问题没什么奇怪的？计算机技术作为理论分析、试验技术的第三种研究手段，也不是什么新东西。
仿真简单理解就是仿造真实，如何去实现那？针对实际物理模型进行数学建模。
在仿真工程师眼中你在实验中使用的说有部件都是一个数学模型，数学模型简单理解就是描述部件物理特性的数学方程（组）。
本人以前读研究生的时候老师就问我，什么是仿真，什么是模拟？两者有什么区别？其实在实际中我们没有必要刻意去区分，应用中两者的英文都是sumulation。
比较起来，总的来说仿真的概念要大于模拟的范畴。
一般情况下，我们通常对CAE、CFD技术进行的数字化设计，称之为模拟；对数学建模过程称之为仿真设计。
（2）什么是系统仿真？系统仿真的过程就是系统部件数学建模的过程。
系统仿真中，个人觉得必须有这样的概念：对于系统中涉及的任意部件建模过程--部件模型=输入+模型+输出，可以这样说：输入是自变量，模型是描述部件物理特性的数学方程组，输出就是因变量。
系统级仿真其实就只将这些描述部件的数学方程组耦合在一起，通过一定的算法求解方式得出系统级的输入和输出的关系。
（3）部件模型仿真在这里面我们必须来说“模型”，针对一个物体描述它所有特性的数学方式有很多，我们可以从详细描述模型物理特性去建立数学模型，这就是我们说的参数化模型。
也可以从描述模型输入和输出参数关系特性的角度去建立一个集中参数模型。
总的来说，不管你选用什么形式的建模方式，你只要保证你的一个输入可以得出一个对应正确的输出就可以了。
至于中间模型采用什么样的数学建模方式，我们可以完全不去理会。
在这里我们必须谈下，通用性模型和专用模型。
小型计算中心制冷系统的仿真模拟
小型计算中心制冷系统的仿真模拟白航;徐诺;姚清河【摘要】The design of the refrigeration system is an important part of the optimization management of the computer center,which also has a direct impact on the stable operation of the internal equipment.In this paper indoor temperature was measured with the traditional measurement method,and the fluid field and temperature field were simulated by computational dynamics fluid(CFD)method.The numerical re-sults are in agreement with the experimental results to within the relative error of0.22%,which ensures the reliability and lays a foundation for the further analysis of the air distribution.The results indicate that the vortex has important influence on the temperature distribution;and cooling rate in the vortex region is lower about 25%compared with the adjacent.%制冷系统是计算机中心优化管理的重要内容,制冷效率的高低对内部设备的正常稳定运行产生直接的影响.采用PT100温度热敏电阻测量了制冷系统工作时某小型计算中心内部的温度变化,并利用计算流体动力学(CFD)方法对其内部的流场和温度场进行了数值模拟.仿真结果与实测值的最大相对误差为0.22%,吻合情况良好.计算结果显示,计算中心内部的涡会减小其所在区域的降温速率,降低率约25%;与邻近区域相比,涡存在区域的温度高.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(057)002【总页数】8页(P108-115)【关键词】制冷;优化;气流组织;涡【作者】白航;徐诺;姚清河【作者单位】中山大学应用力学与工程系,广东广州510275;中山大学应用力学与工程系,广东广州510275;中山大学应用力学与工程系,广东广州510275【正文语种】中文【中图分类】TU98随着电子计算机产品集成化程度和运行速度的提高，机房的热负荷问题变得不可忽视，这对机房或数据中心的冷却系统提出了更高的要求[1-2]。
暖通空调制冷系统的优化与控制技术分析_8
暖通空调制冷系统的优化与控制技术分析发布时间：2022-09-25T02:35:57.933Z 来源：《中国科技信息》2022年10期第5月作者：刘思远[导读] 空调已成为人们生活中不可或缺的基础设备，可以调节室温，提升生活空间的舒适度。
刘思远珠海格力电器股份有限公司广东省珠海市 519000摘要：空调已成为人们生活中不可或缺的基础设备，可以调节室温，提升生活空间的舒适度。
在夏季，空调使用相对频繁，其能耗相对较大，特别是暖通空调使用量逐渐增大，其制冷系统的年耗量占建筑总能耗的50%左右。
该系统是暖通空调的核心元件，也是耗电量最大的设备，因此必须优化制冷系统的控制运行，降低能耗，提高该系统的运行效率。
关键词：暖通空调；制冷系统；控制技术引言在现阶段，供暖、通风和空调系统的运作效率仍然面临若干挑战，包括制冷系统的高能耗，这不符合我国的国家可持续发展战略，会造成能源短缺。
因此，优化对供暖、通风和空调系统的控制是一个紧迫问题，有关技术人员应采取科学优化和控制策略，将制冷系统的运行控制纳入长期发展框架，以降低其能源消耗。
1暖通空调制冷系统的工作原理在供暖、通风和空调操作过程中，主要的冷却效果是通过热交换来实现的。
吸收和释放热量是与制冷剂本身的状态同时进行的，这本身是通过制冷剂在四个设备(冷凝器、压缩机、节流装置和蒸发器)中的持续循环实现的。
蒸发器负责吸热，在吸收大量热量后，制冷剂从液体转化为低温低压气体，这部分气体进入压缩机，通过压缩机的作用转化为高压高温气体，最后气体进入冷凝器，向空气和水传递其自身的热量，并转化为液体。
通过这样的循环，热交换达到了冷却的目的。
在风冷冷水式中央空调的实际运行中，不仅有制冷剂的循环，还有冷冻水、冷却水和室内空气的循环，制冷剂通过压缩机压缩到蒸发器中，然后与冷冻水交换热量，再通过冷冻水泵，将冷冻水输送到室内的风机盘管，并通过风机带来的对流换热进行冷却。
而气态制冷剂，最后则由冷凝器转化为液体，冷却水由冷却塔泵送至冷却塔，由冷却塔风机喷淋冷却，最后通过与空气的热交换释放热量来降温。
制冷装置仿真与优化
《制冷空调系统仿真与优化》讲义（提纲） 授课时间：年周二 周次：7~15周 周二5，6，7，8节地点：动力楼 对象：空调参考书目：[1]陈之久 制冷系统热动力学 机械工业出版社 1998年 [2]丁国良 制冷空调装置智能仿真 科学出版社 2002年 [3]刘忠宝 空调制冷装置与系统仿真 机械工业出版社 2010年11月 [4]丁国良 制冷空调装置仿真与优化 科学出版社 2001年
授课计划内容：第一讲 制冷空调系统热仿真与优化研究的内容
1.1 制冷系统组成及工作过程结合[1]P15讲授以系统观点认识制冷系统，突出系统高低压两侧特性和四大件的自适应调节和耦合特性。1.2 制冷系统的稳态（静态）工况及稳态设计方法稳态工况：[1]（P22）制冷系统部件静态（稳态）特性匹配图
制冷量 蒸发器Q0（kW） 压缩机
2 B
1.8 B’
热力膨胀阀
负荷增大后的蒸发器特性 θ0（℃）
蒸发温度（出口温度）
可用特性曲线分析各部件间的参数关系，如：[1]（P23）制冷系统部件的特性曲线图
压缩机
机组 Q0 Q01
θk
40℃ 冷凝器
30℃
θk 30 40℃蒸发温度θ0（℃）
稳态设计方法：基于集中参数分析。如：本科所学制冷系统设计方法，等。稳态设计方法包括以下步骤：（1）确定装置的类型和结构；（2）确定设计工况和负荷；（3）制冷系统各部件设计计算；（4）非设计工况下的性能校核----即为计算机仿真。
1.3 静态分析法的优缺点缺点：不考虑系统中参数的时变性，系统非稳态效应及参数分布特点。只研究了制冷系统中实际过程集中的一个子集。不能完整反映制冷系统内部的传热，传质变化过程，无法定量了解系统中各参数间的内在联系（藕合关系）（P2）。优点：是制冷系统研究的基本方法。1.4 动态分析研究方法制冷系统中所进行的过程是一个融合传热、传质流动的复杂过程。它是一个动态过程，每一时刻的参数（如温度、压力、焓等）都不同于另一时刻的参数。而每一时刻不同空间位置的参数也不同，故它又是一个是有分布参数性质的过程（[1]P2，动态+分布参数）制冷系统的稳态（静态）工况是整个运行工况中的特殊工况，不稳定工况（动态过程）才是一般的常见工况（P16）制冷系统动态分析研究方法：（[1]P3～4）涉及制冷原理、自控、传热学、流体软科学等学科；是以“动态分布参数、参数间定量藕合”的观点建立对象特性（制冷数学模型），借助计算机动态仿真计算与优化技术，研究制冷系统的新方法，有利于制冷系统节能、节材和新型制冷自控元件的研究开发；制冷系统动态分析时，常常借用系统工程和自控原理中常用的信号分析方法。 被调参数[1]P16图2-2及其描述。（参数 干扰参数 ） 调节参数制冷系统及各部件不稳定工况下参数之间的关系可用信号方框图表示（[1]P17图2-3、图2-4等）核心研究内容：①制冷系统的动态仿真，②优化；具体而言，研究内容包括：（P7）a. 系统传热和流动机理的理论、试验研究b. 部件动态特性研究，建立数学模型c. 仿真d. 优化e. 控制应用；研究的数学手段：微分方程，传递函数、频率特性分析法、差分数值分析法等。（P17）.5 制冷空调系统仿真1、系统仿真与过程仿真系统仿真就是利用一个能代表所研究对象的模型对真实系统或假想系统进行某种试验研究，以前常称为模拟。如果建立的是物理模型，如水利工程中的水坝模型、风洞试验中的飞机模型等，则建模及分析的过程称为物理仿真，也称为实物仿真。如果通过将原型抽象成数学模型，通常是一组微分方程或差分方程，然后利用计算机求解方程的方式进行研究分析的过程称为数字仿真，也称为计算机仿真。数字仿真建立在数学模型的基础上，利用计算机速度快、容量大的优点，可以模拟各种苛刻的试验条件，可以在短时间内获得结果，可以研究包含几十甚至几百个变量的问题，相对于物理仿真表现出极大的优越性。把物理模型、数学模型，甚至是实物联合在一起进行试验研究分析的过程称为数字-物理仿真，又称为半物理仿真。如用于培训的仿真机大多数就是把实物和数学模型相结合的物理仿真系统，如锅炉及其它发电设备系统则是被数学模型所取代的数字仿真，二者结合构成了半物理仿真系统。计算机仿真已成为科学研究的第三只翅膀，与实验和理论一起构成了完整的三维坐标系，能做到理论和实验难以做到的事情，为人们提供了一个认识客观世界运动规律的新途径。系统仿真是一门综合性新技术学科，围绕该技术出现大量跟电子信息技术有关的技术问题，例如计算速度和并行处理技术、建模方法和仿真算法、网络通信、仿真图像生成、仿真支持软件等，并逐渐发展成为一门独立的但又是学科交叉的边缘学科。随着数字电子计算机软硬件技术的快速发展，以仿真机为工具，用数字模型代替过程系统进行试验和研究的过程系统数字仿真技术（简称过程仿真）成为系统仿真领域一个重要的分支和发展研究方向。2、 基本概念 （1） 过程 对原料进行某些物理或化学变换，使得性能发生预期的变化，从而增加了附加的价值，这种操作或处理称为过程。过程是一个广义的概念，包括热能动力过程、冶金过程，化工过程及核能过程等。 （2）系统 为了某种目标，由共同的物流或能流或信息流联系在一起的单元组合而成的整体称为系统。由定义可知，系统的特性不仅与各组成单元的特性有关，而且与这种联结作用有关。 （3）过程与系统的关系 为了实现给定的目的，系统中必有过程进行；反过来，过程亦必发生在相应的系统中。 （4）次级系统（子系统） 系统的特性之一是可分性。为研究方便，可以把一个系统分解为几个次级系统（称为子系统），而每一个子系统又可分为若干更低一级的子系统。一个生产工厂可以由若干生产过程子系统所组成，而每个生产过程又可以分解为若干单元操作子系统。 （5）过程系统 使原料进行物理的乃至化学的变化，从而由低价值的原料变成高价值的产品的系统称为过程系统。显然，炼油厂、化工厂、冶金厂、造纸厂、水泥厂等均属于过程系统。而以加工传递信息为目的的信息系统，或以机械工具（如机床）按适当加工顺序来加工处理各种元件的“生产系统”，则不属于此类。过程系统又可定义为：过程系统={过程单元}+{单元间联结关系}。6）参数 代表过程或其环境的某种性质，且可被赋予一定数值的量称为参数。这是一个较为广泛的笼统名称，其中也包括方程式中的常数或系数。7）状况变量及决策变量 状况变量是描述系统所处的状态（温度、压力、浓度等）的变量。这类变量的值往往是不能自由设定的自由变量。决策变量是指那些数值可以由设计者给定的变量。3、系统仿真的三要素系统仿真的三要素为系统、数学模型和仿真机。这三个部分由两个关系沟通：其一，系统与数学模型之间的关系，称建模：其二，数学模型和仿真机之间的关系，称仿真，如图所示。系统仿真机 建 仿 模 真数学模型
制冷空调系统的研究与性能优化
制冷空调系统的研究与性能优化随着科技的发展，现代社会中制冷空调系统已经成为人们生活中必不可少的一部分。
制冷空调系统不仅可以为人们提供舒适的室内环境，而且还可以保持食品和药品等物品的良好状态，因此，制冷空调系统的研究和性能优化对于人们的生活至关重要。
制冷空调系统的研究主要包括制冷循环、传热与换热、控制与调节等方面。
制冷循环是制冷系统的核心，其作用是将低温的制冷剂带入蒸发器，在蒸发器中吸收室内热量，同时改变状态并变为气态，然后将制冷剂带入压缩机进行压缩，其温度和压力都会大幅上升，再经过冷凝器放出热量，并将制冷剂变成液态，最后通过膨胀阀或节流阀降低制冷剂的温度和压力，使制冷循环得以循环运转。
传热与换热是另一个制冷系统的重要组成部分，其作用是通过传递热量来实现制冷。
在传热与换热过程中，流体的温度、压力、流动速度、流动方向以及流体的物理性质都会对热传递产生影响。
因此，在设计制冷系统时需要将这些因素纳入考虑范围。
控制与调节是制冷系统的最后一环，包括了温度、湿度、空气流量、压力等参数的控制和调节。
制冷空调系统的性能优化主要涉及效率、能耗、制冷剂排放等方面。
一般来说，制冷系统的效率越高，则需要的制冷剂量就越小。
因此，通过提高制冷系统的效率可以降低制冷剂排放量。
在实际应用中，制冷系统的能耗往往也是制冷系统被关注的主要指标之一。
能耗越低，则对环境保护越有利。
能耗的优化需要从多个方面入手，包括了制冷系统的设计、节能措施、制冷剂的选择等。
制冷剂排放是制冷空调系统带来的负面效应之一。
制冷剂的排放会对大气层臭氧层造成破坏，因此，在制冷空调系统的设计和使用过程中需要小心谨慎。
除此之外，制冷空调系统的性能受到许多因素影响，比如环境温度、通风、使用方式等。
在使用现代制冷空调系统时应注意一些使用细节，以提高其性能。
例如，在使用制冷空调系统时应该保持室内和室外的通风，并根据实际需要来合理控制空调的使用时间和温度等参数。
此外，在制冷空调系统的维护和保养过程中也是需要花费一定精力和经济成本的，但通过一些科学有效的维护和保养措施可以基本上达到延长制冷空调系统使用寿命的效果。
空调管路系统动态仿真及优化设计
空调管路系统动态仿真及优化设计目前，随着人们生活水平的提升，空调的利用率在不断提高，但分体式空调室外机的振动与噪声均相对较大，二者与配管的位置有着直接的联系。
为了减少空调的振动与噪声，要优化其管路系统设计，文章主要介绍了管路系统设计的概况，分析了空调管路设计的优化，通过仿真模型与实验测试，获得了优化设计的方案，从而提高了企业设计的能力，缩短了空调的研发周期。
标签：空调管路；动态仿真；优化设计引言当前，分体式空调室外机评价中两项重要的指标，分别为振动与噪声，二者受空调管道的直接影响。
振源主要为压缩机与风扇系统，其中前者所占的比重加大，它可以称之为主要振源。
同时，在压缩机、冷凝管道的作用下，不仅会影响管路的振动与噪音，还会导致管路的断裂，因此，配管设计十分重要。
针对空调管路设计、运行与质量等问题，文章研究了空调管路系统的优化设计，旨在通过仿真与实验，提高空调管路的设计能力，促进空调的高效运用。
1 管路系统设计的概况管路系统设计的方案主要为基于管路动态仿真与测试的管路，在此设计的基础上，实现了空调管理设计系统的开发，该系统的构成主要分为两部分，分别为设计分析子系统与实验测试子系统，同时还构建了管路的三维模型，对管路系统进行了仿真计算，具体体现在固有频率、振动应力及振动响力等。
在管路系统设计过程中，主要的系统有分析系统与测试系统，前者的前提条件为I-deas软件，通过对软件的二次开发从而实现的；后者的构成有噪声测试系统、振动测试系统与管路应力应变测试系统等，对于振动与噪声二者的测量采用的方法为B&K PULSE3560C，对于应力的测量主要采用的方法为动态电阻应变仪。
在空调样机制作过程中，主要依据为仿真优化结果，在测试时，主要测试的内容为管路与整机的振动、噪声与应力，同时要对管路运行的动态特征给予关注，再通过仿真结果的比较与分析，从而明确了设计的结构，使设计得以优化[1]。
具体的设计流程如下：其一，配管的三维设计，以管路设计模块为依据，设计配管的三维，并建立相应的部件模型与装配模型；其二，有限元模型的建立，借助I-deas软件，分析结构的应力与动力响应、计算固有频率及应力仿真等；其三，管路布局的改变，针对不同的布局，计算动态管路的动态特性，从而使设计方案进一步优化；其四，空调样机的制作，通过整机与管路振动与噪声的测试，将仿真结果进行对比，在满足相关要求的基础上，便实现了配管结构的设计。
浅谈制冷空调仿真系统原理及其应用
浅谈制冷空调仿真系统原理及其应用随着计算机模拟技术的发展，制冷空调相关工作人员已经开发出了制冷空调的仿真系统，基于计算机技术和虚拟现实技术为基础的制冷空调仿真系统，具有仿真功能全面、检测功能全面等优点，被人们不断的应用。
本文先是阐述了制冷空调仿真系统的原理和特征，然后指出了制冷空调仿真系统的应用方面。
标签：制冷空调；仿真系统；原理及应用随着科技和社会经济发展水平的进步，人民的生活水平不断提高，制冷和空调技术在人们日常生活和工农业生产中得到越来越广泛的应用，使得社会对制冷和空调设备的安装、调试、维修以及管理人员的需求不断增加，为了加快制冷空调的安装、调试、维修和管理人才的培养，降低传统培训方法中出现的各种问题，制冷空调仿真系统应运而生。
一、制冷空调仿真系统原理及特征。
制冷空调仿真系统是以计算机技术和虚拟现实技术为基础，实现对实际制冷空调系统及其工作状态的计算机模拟仿真，它是一个将计算机虚拟技术应用到制冷空调操作培训的一款仿真应用软件，利用它进行制冷空调系统的学习和培训，可以帮助学生掌握有关理论，提高操作水平，提高学生的学习效果，同时还可以有效降低培训费用，提高培训的可靠和安全程度。
制冷空调仿真系统作为一个培养从事于制冷与空调专业技术学校学生的应用软件，它可以安装在windows2000及以上的操作系统上，分为单机版和网络版两种版本，其中单机版只需在一台微机上进行，其模拟操作过程在一个显示器模拟仿真面板上进行。
制冷系统的内部结构和实际工作流程可以通过三维动画进行演示，经过大量的实践证明，这种教学方式不仅可以有效提高学生的学习效率，还可以大大降低培训费用。
在线运行的制冷空调仿真系统的工作方式则是将教学系统与实际系统相连接，这时，除了操作者的操作面板是采用的仿真系统之外，其他与实际现场操作情况一样，因为操作者可以通过制冷空调仿真系统和真实系统之间的连接来感受近似真实的操作环境，提高自己的操作能力。
制冷空调仿真系统具有众多的功能，主要包括制冷系统、冷库系统、风柜系统和电器系统四大部分构成，其模拟数据与实际设备的数据相吻合。
空调制冷系统的仿真和优化初探
空调制冷系统的仿真和优化初探作者：李根正来源：《科技视界》2014年第18期【摘要】传统的空调设计方法大多采用样机的试制来进行，为了设计出满足性能要求的空调制冷系统，需要投入大量的人力和物力。
而仿真软件的发展使得空调制冷系统的仿真成为可能，设计员通过仿真可以在产品生产之前及时发现问题，及时调整和优化设计，从而降低空调生产的人力、物力等成本。
本研究综述了空调制冷方面的内容。
【关键词】空调制冷系统；仿真；优化随着经济的快速发展，微电子和计算机技术发展迅速，很多微电子和计算机软件被应用到空调制冷系统的模拟和优化中。
目前全球的制冷行业面临的共同问题是CFC的替代以及制冷设计方法的更新，这就使得许多国家在制冷系统方面的研究转向系统的仿真模拟、设计的优化等领域。
空调是人们生活中使用比较广泛的设备，给人们的生活带来了很多方便，所以说对空调的研究是非常必要的，也是具有重大意义的。
1 国内外的研究进展空调是人们生活中非常常见的，给人们的生活创造了非常舒适的环境，并且空调在很多国家都得到了比较广泛地应用。
特别是在科技发达的今天，空调制作技术已经是一个非常成熟的技术，各个国家的空调技术发展都比较快。
而对于空调制冷系统的研究更多，技术工作者通过对制冷系统的研究，并且依据科学的分析数据建立了数学模型，而且运用计算机模拟仿真、最优化技术来进行制冷系统性能测定，逐渐地提高制冷系统的性能。
很多国家都比较重视空调制冷系统的研究，特别是挪威，已经将空调制冷系统的研究作为一个重要的研究课题，而且还有很多国家，比如德国、日本、丹麦、美国等，都加大对制冷系统的研究，可以说空调制冷系统的研究研究进入了新时期。
2 空调制冷系统简介空调的制冷系统有以下部分组成，它包含了压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等部分，同时还包含了一些辅助制冷系统。
每一个部分都发挥着比较关键的作用，比如说压缩机的作用主要是将蒸发器中的制冷剂吸入，然后再排入到冷凝中，起到了制冷剂的输送作用；冷凝器的作用主要是将制冷剂冷凝成液体。
制冷与空调控制系统仿真调试实训总结
制冷与空调控制系统仿真调试实训总结
由于当前科学技术的不断发展，越来越多的新技术被运用到各个领域当中，传统的制冷空调系统由于其能源消耗较大、制冷效率较低等原因，已经难以满足当前人们生产生活的巨大需求，而计算机仿真技术在制冷空调系统中的应用可以帮助人们最大程度地改善系统性能。
随着计算机仿真技术在制冷空调系统当中的广泛应用，关于空调系统本身以及空调中各个部件的仿真技术得到了各界越来越多的关注，当前对于制冷空调系统的研究主要是为了实现对制冷空调系统性能的检验，进而对这一系统进行逐步的优化和改良，而计算机仿真技术可以有效地取代繁琐的试验环节，提高检验的效率。
近些年来，随着科学技术的不断发展，传统制冷空调系统存在着一些弊端，已经无法满足当前人们生产生活的需要。
目前，在制冷空调系统中，计算机仿真技术的应用越来越广泛。
文本通过研究发现，计算机仿真技术具备节约能源消耗、缩短研究时间、简化制冷流程以及准确度较高的特点。
在这一技术运用过程当中，构造模型是最为重要的一个环节，常用的模型构造方式是机理模型构造法。
由于在制冷空调系统当中构造出的模型种类繁多，因此也需要多种的算法来对研究进行支撑，常用的算法是迭代算法以及有限差分算法。
随着
制冷空调的大范围普及，计算机仿真技术在其中的应用不容忽视，目前，这一仿真技术主要在换热器、节流装置以及压缩机当中运用。
本专业创新的教学模式，取得了良好的成效，能够为同类专业所借鉴，但在具体操作时，仍应注意不同的生源结构和不同的实习实训场地和基地。
制冷装置仿真与优化
（4）次级系统（子系统）系统的特性之一是可分性。为研究方便，可以把一个系统分解为几个次级系统（称为子系统），而每一个子系统又可分为若干更低一级的子系统。一个生产工厂可以由若干生产过程子系统所组成，而每个生产过程又可以分解为若干单元操作子系统。制来自量蒸发器Q0（kW）压缩机
2B
1.8B’
热力膨胀阀
负荷增大后的
蒸发器特性
θ0（℃）
蒸发温度（出口温度）
可用特性曲线分析各部件间的参数关系，如：
[1]（P23）制冷系统部件的特性曲线图
压缩机
机组
Q0Q01
θk
40℃冷凝器
30℃
θk30 40℃
蒸发温度θ0（℃）
稳态设计方法：基于集中参数分析。如：本科所学制冷系统设计方法，等。
（5）过程系统使原料进行物理的乃至化学的变化，从而由低价值的原料变成高价值的产品的系统称为过程系统。显然，炼油厂、化工厂、冶金厂、造纸厂、水泥厂等均属于过程系统。而以加工传递信息为目的的信息系统，或以机械工具（如机床）按适当加工顺序来加工处理各种元件的“生产系统”，则不属于此类。过程系统又可定义为：过程系统={过程单元}+{单元间联结关系}。
[4]丁国良制冷空调装置仿真与优化科学出版社2001年
授课计划内容：
第一讲制冷空调系统热仿真与优化研究的内容
1.1制冷系统组成及工作过程
结合[1]P15讲授
以系统观点认识制冷系统，突出系统高低压两侧特性和四大件的自适应调节和耦合特性。
1.2制冷系统的稳态（静态）工况及稳态设计方法
稳态工况：[1]（P22）制冷系统部件静态（稳态）特性匹配图
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(Selectable)
Simulation Module
Optimization Module
Overall parameters of heat capacity, refrigerant pressure drop, etc
Refirerant and air parameters on each control volumn
Postdoctor in University Karlsruhe, Germany, from May 1996 to July 1997 Visiting Professor in University Karlsruhe, Germany, from Jan. to April, 2000 Visiting Professor in University Karlsruhe, Germany, from Jan. to April, 2004 Visiting Professor in the University of Tokyo, Japan, from May to August, 2007
Compressor Condenser Evaporator Throttling device
热泵模拟
Component types
Twin screw compressor; Rotary compressor; Reciprocating compressor; Scroll compressor
目录
基于图论和遗传算法的翅片管换热器仿真与优化 制冷空调装置的仿真 基于模型的智能仿真 制冷系统仿真用的制冷剂物性计算方法 噪声模拟
Connect component models into a system model
Shanghai Jiao Tong University
hc om ,out
Shanghai Jiao Tong University
控制容积
Qr + Qa + Qfront + Qback + Qtop + Qbottom = 0
Shanghai Jiao Tong University
软件总体框架
User
Refrigerant parameters Air parameters
Knowledge-based evolution method for optimizing refrigerant circuitry of fin-and-tube heat exchangers. HVAC&R Research, 2008, 14 (3): 435-452
Shanghai Jiao Tong University
Fig. 4 Show the analysis results in table
Fig. 5 Show results in figure
Shanghai Jiao Tong University
房间空调器系统仿真软件
功能模块： 1.压缩机计算模块 2.毛细管计算模块 3.冷凝器计算模块 4.蒸发器计算模块 5.系统仿真计算模块 6.模型管理模块
Application of a genetic algorithm to optimize the refrigerant circuit of fin-and-tube heat exchangers for maximum heat transfer or shortest tube. Int J Thermal Science, 2008, 47: 985–997
Fig.1 Starting page
Fig.2 Choose chiller type and simulation type
Shanghai Jiao Tong University
Fig.3 Input parameters
Shanghai Jiao Tong University
Results output
Shanghai Jiao Tong University
背景
制冷空调新品开发展大, 需要提高开发速度 制冷空调量产量与社会饱和量大, 需要优化设计 来节能与节材 从事制冷空调装置仿真与优化研究22年, 借此机 会听取大家意见
Shanghai Jiao Tong University
目录
基于图论和遗传算法的翅片管换热器仿真与优化 制冷空调装置的仿真 基于模型的智能仿真 制冷系统仿真用的制冷剂物性计算方法 噪声模拟
Various fin and tube structure and 3 kinds refrigerants
Shanghai Jiao Tong University
简单模块(single block)的描述
1) All the tube are numbered one by one from bottom to top as #1, #2
Shanghai Jiao Tong University
可模拟的换热器类型
With or without inner capillary
Various block number and refrigerant circuit
Two dimension non uniform air distribution
Shanghai Jiao Tong University
软件总体结构设计
用户
输入
显示
软件界面
生成
读
取
用户需求文件
读取 软件底层部分进行计算
生成 计算结果输出文件
Shanghai Jiao Tong University
软件主界面
菜单栏，用 于输入部件 或系统参数
点击部件或系统图标也可以输入相应参数
HX overall geometries Tube geometries Fin geometries
Simulation
Mode selection
Optimization
Simulation control parameters Refrigerant circuit
Optimization control parameters
制冷空调装置的 计算机仿真与优化技术
丁国良 2009-09-03
Shanghai Jiao Tong University
个人简介
Guoliang DING, born in 1966 Bachelor (1987), Master (1990), Ph. D.(1993), Shanghai Jiao Tong University, China Full professor since 1998 Chairman of Department of Power and Energy Engineering, Shanghai Jiao Tong University since Jan.,2002
2) A two-dimensional adjacent matrix M is introduced to express the tube connection
3) In adjacent matrix M , “0”: not connect; “1”: connect
Shanghai Jiao Tong University
CChhaartrtoof freressuultltininaappaathth
SShhoowwreressuultltaannt tththeeppicictuturere ininoonneeppaaggee
Shanghai Jiao Tong University
Optimization with GUI :
Compressor mcom
Condenser
pcond
peva
heva,out hcond,out
Evaporator
mcap hcap,out
Capillary
Shanghai Jiao Tong University
Dynamic and steady state simulation for screw chillers
A
Air
BA
α B
h A
B Air
A Air
A Air
C Air
B Air
A
Air C
A B
B
C
h2
Parallel
Serial
C h1 A
Shanghai Jiao Tong University
多换热器模块管路连接描述
HX-1
HX-2
Multi-Block
HX-1
HX-2
Directed graph
Papers and patent for reference
A general steady state mathematical model for fin-and-tube heat exchanger based on graph theory. Int J Refrigeration, 2004, 27 (8)
Electronic expansion valve; Capillary tube; Orifice throttling device
Shanghai Jiao Tong University
An extension of a steady-state model for finand-tube heat exchangers to include those using capillary tubes for flow control. HVAC&R Research, 2008, 14 (1)