摘 要

传统的研究制冷装置的方法多以实物为主，主要通过实验的手段来研究。这样的研究方法耗时长、效率低、成本高、不易优化。随着计算机仿真技术的不断发展，计算机仿真技术已经成为了研究手段中重要的一种。通过计算机仿真技术研究制冷装置，则具有周期短、效率高、成本低等优点。

在本文中，使用计算机仿真技术，将稳定运行状态下的小型制冷系统作为研究对象，通过对运行条件的必要假设和模型的适当简化，分别建立了压缩机、冷凝器和蒸发器三个部分的稳态参数模型，并将其按照实际系统中各个部分的顺序有机的连接了起来，构成了整个系统的模型，并对每个部分进行了仿真，从而实现对制冷装置系统的研究。

关键词：制冷装置；计算机仿真；压缩机；冷凝器；蒸发器；集中参数模型

Abstract

Traditional research methods more refrigerating apparatus in kind, mainly by means of experiments to study. Such methods time-consuming, inefficient, costly and difficult to optimize. With the continuous development of computer skills, computer simulation technology has become a means of research. Through computer simulation technology research refrigerating apparatus is having a short cycle, high efficiency and low cost.

In this paper, computer simulation technology, stable conditions of small refrigeration system as the research object, through appropriate simplifying assumptions necessary for the model and operating conditions, and the establishment of a stable three-part compressor, a condenser and an evaporator ,, state parameter model and the actual system in the order of various parts of the organic connected together to form a model of the whole system, and each part of the simulation, enabling the study of the refrigeration apparatus system.

Key Words：Refrigerating apparatus；Computer Simulation；compressor ；condenser；Evaporator；lumped parameter model

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文要做的工作 2

第2章 压缩机仿真模型 3

2.1活塞式压缩机的结构形式 3

2.2活塞式压缩机的模型 4

2.2.1质量流量的确定 4

2.2.2轴功率与排气温度的计算 6

2.2.3算法的设计 7

2.3压缩机模型的计算机仿真 8

2.3.1 simulink仿真图 8

2.3.2 simulink仿真结果 9

2.4本章小结 10

第3章 冷凝器仿真模型 11

3.1冷凝器的结构形式 11

3.2稳态集中参数模型 12

3.2.1制冷剂侧模型 12

3.2.2冷却水侧模型 14

3.3冷凝器的计算机仿真 15

3.3.1冷凝器仿真算法设计 15

3.3.2冷凝器的计算机仿真结果分析 16

3.4本章小结 18

第4章 蒸发器仿真模型 19

4.1蒸发器简介 19

4.2稳态参数分布模型 19

4.2.1模型的建立 19

4.2.2算法的设计 23

4.3蒸发器的计算机仿真 26

4.4本章小结 27

第5章 总结与展望 28

5.1总结 28

5.2展望 28

参考文献 30

第1章 绪论

1.1 课题背景

随着经济与科技水平的不断发展，小型制冷系统在生活中得到越来越广泛的应用，人们对小型制冷系统的需求也不断提高。制冷系统被普遍应用于冰箱、空调等日常生活设备当中。

传统的制冷系统开发设计需要由厂家提出技术参数，由开发人员进行设计，制造出实验样机后进行实际运行测试来验证是否达到技术指标。而计算机仿真技术可以大大简化这一过程。通过该技术，原本需要制造出实验机进行的实际实验，可以在计算机中建立数学模型后，在计算机仿真平台上进行实验，如此一来节省了大量的时间和经费，而且更易于模拟各个条件下的实验结果。

同时，出于学习过程控制原理的需要，本文对小型制冷系统进行建模与仿真，以便于学习制冷系统在运行过程中的过程变化。

1.2 国内外研究现状

计算机仿真技术通过计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行了动态性的比较逼真的模仿。它以创立某一过程或某一系统的模式的方式来描述该过程或该系统，然后通过一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来计算该系统的特征，最后以数学方式描述出该系统的特征。得出的分析结果则作为决策者作出决策的理论依据。从上世纪80 年代开始，随着计算机技术的发展开始，计算机仿真技术进入了崭新的时代，计算机仿真技术开始大范围的普遍地应用于路况模拟、工业制造、产品设计、航空航天等人们生产、生活的各个方面。

使用计算机仿真技术，不但可以减少繁琐的实验机制造与检验过程，还可以在仿真模型中检测、分析制冷系统的整体能力及各个部件的能力。它是制冷界设计方法现代化的发展趋势中的一种。在国际上最早于20世纪七十年代末，出现了关于制冷系统方面的计算机仿真研究。而在国内，对制冷系统仿真的探索则开始于80年代中后期。到现在，大家已经普遍认可使用计算机仿真系统对制冷系统进行产品的设计、开发。在国内外已经有大量的研究人员与工程师投入到了这一研究中，在应用于制冷系统的仿真技术方面做出了杰出的贡献，为今天的研究创造了坚实的基础和宝贵的财富。

制冷系统的计算机仿真技术经历了以下几个方面的发展：由对制冷装置各个部件单独的仿真到对整个制冷系统的仿真，由仅考虑制冷系统稳态运行时的稳态方针到更接近制冷系统实际运行的动态仿真，由集总参数计算的建模方法到分布参数计算的建模方法。

对于制冷系统的单独的部件进行建模研究方面，国内外已经得到了具有较高准确度的模型，如南京工业大学的谢淑萍等人，才用分区集中参数法对板式冷凝器建立了仿真计算模型[^[1]]。