En utilisant la méthode d'optimisation à tolérance variable, la valeur COP du coefficient de performance du système de réfrigération est prise comme fonction objectif, et les principaux paramètres structurels de l'évaporateur, du condenseur, du capillaire et du volume de remplissage de réfrigérant sont pris comme variables d'optimisation. Le calcul d'adaptation optimale est effectué pour plusieurs composants principaux du système de climatisation individuelle, de sorte que le rapport d'efficacité énergétique soit considérablement amélioré et que l'objectif d'économie d'énergie soit atteint.
1. Ces dernières années, bien que la compréhension des phénomènes fondamentaux des équipements de réfrigération ait été relativement claire, les fabricants actuels de climatiseurs ont essentiellement adopté la méthode de conception par analogie traditionnelle, en mettant l'accent sur la cohérence avec les conditions d'équipement et l'expérience de conception de l'entreprise, afin de atteindre un certain degré d’adéquation du système.
Le but de cet article est d'optimiser l'adaptation d'un système de réfrigération avec climatiseur mural divisé. En prenant la valeur COP du système de réfrigération comme fonction objectif et en prenant les principaux paramètres structurels de l'évaporateur, du condenseur, du capillaire et de la charge de réfrigérant comme variables d'optimisation, le calcul de correspondance optimale de plusieurs composants majeurs du système de climatisation est effectué. Les résultats du calcul montrent que la valeur COP après optimisation est 8,07 % supérieure à la valeur d'origine, la capacité de réfrigération est augmentée de 3,77 % et la consommation électrique est réduite de 3,79 %. L’objectif d’économie d’énergie est atteint.
2. Simulation du processus de travail du système de réfrigération
Le but de la simulation du processus de travail du système à froid est de réaliser la meilleure adéquation du système et l'automatisation du contrôle du processus de travail, de sorte que le modèle de simulation doit être précis et fiable. Généralement, la méthode des paramètres groupés en régime permanent est grossière et ne peut pas être utilisée pour comprendre les caractéristiques de chaque partie du système. Dans cet article, la méthode des paramètres distribués en régime permanent est utilisée.
2.1 Simulation de l'évaporateur et du condenseur
Le flux de réfrigérant dans l’évaporateur et le condenseur est respectivement saturé, surchauffé, saturé et sous-refroidi. Généralement, la formule de transfert de chaleur moyenne est adoptée pour chaque état dans son ensemble dans le calcul du transfert de chaleur de deux évaporateurs. Bien que la différence de transfert de chaleur entre les fluides monophasés et diphasiques soit prise en compte, le coefficient de transfert de chaleur et la température du réfrigérant sont en réalité différents dans chaque zone divisée. Dans cet article, la méthode de calcul pas à pas est adoptée. Sous l'hypothèse des paramètres de sortie, les équations de conservation de masse, de conservation de quantité de mouvement et de conservation d'énergie sont utilisées pour calculer de manière itérative, et les changements de température, de pression et de siccité du réfrigérant sont obtenus.
2.2 Simulation capillaire
Bien que la structure du tube capillaire soit simple, le flux de réfrigérant dans le tube est relativement complexe, ce qui est un processus « d'évaporation flash » à partir du flux liquide monophasique, et il existe un phénomène d'équilibre non thermodynamique de retard de vaporisation, qui a un grand impact sur le débit de réfrigérant dans le tube capillaire et les paramètres de sortie. Dans cet article, sur la base des données expérimentales du R22 dans de nombreuses publications, le modèle Wennan a été modifié, ce qui reflète de manière satisfaisante la relation entre le retard du point d'éclair du R22 et le diamètre du capillaire, le sous-refroidissement à l'entrée, etc. Les paramètres d'entrée et de sortie du capillaire sont toujours résolus par la méthode des paramètres d'étape à l'aide de l'itération simultanée de trois équations de conservation.
2.3 Simulation du compresseur
Le compresseur à rotor roulant est utilisé dans le système de réfrigération du climatiseur dans cet article. La simulation transitoire de son processus de travail est toujours basée sur trois équations de conservation, qui prennent en compte de manière exhaustive les effets de l'échange thermique entre le cylindre et le monde extérieur, les fuites de gaz, la loi du mouvement de la vanne de gaz, le frottement des pièces mobiles et d'autres facteurs. sur les performances de travail du compresseur, le rendant plus proche du processus de travail réel du compresseur. La littérature [2] en donne une description détaillée.
2.4 Simulation du système de réfrigération
Le schéma fonctionnel du calcul de simulation du système de réfrigération prend le débit massique et le volume de remplissage du système comme critère de convergence des calculs. Par rapport à la référence [3], elle présente l'avantage que la valeur initiale sélectionnée a moins d'influence sur la vitesse de convergence et la précision du calcul, et que l'influence du volume de remplissage est prise en compte.
3. Meilleure adéquation du système de réfrigération
Sur la base de la vérification expérimentale que les résultats de simulation du système de réfrigération sont en bon accord avec les résultats expérimentaux, l'auteur a établi le modèle d'optimisation de correspondance optimale entre plusieurs composants majeurs du système de réfrigération, et le système de réfrigération optimisé a atteint l'objectif objectif d’économie d’énergie.
3.1 Paramètres d'optimisation
(1) Fonction objectif et variable de conception
La fonction objectif dans cet article est :
Fx=1/COP
La valeur COP est le rapport d’efficacité énergétique.
Les variables de conception sont les suivantes : charge de réfrigérant M
Ec entre les ailettes du condenseur ; Diamètre extérieur du tuyau doc ; Longueur de tube unique lc ; Vitesse du vent face uc ;
Espacement des ailettes de l'évaporateur ee ; Diamètre extérieur du tube biche ; Longueur de tube unique le ; Face à la vitesse du vent;
Capillaire longueur L.
L'optimisation du compresseur n'est pas prise en compte ici temporairement et le diamètre intérieur du tube capillaire est pris comme valeur fixe.
(2) Contraintes
Les contraintes explicites sont les suivantes :
1,5 mm≤ec≤3,0 mm, 1,5 mm≤ee≤3,0 mm,
6,0 mm≤doc≤12,0 mm, 6,0 mm≤doe≤12,0 mm,
0,5 m≤LC≤1,2 m,0,5≤LE≤0,75 m,
1,0 m/s≤uc≤3,0 m/s, 0,5/s≤ue≤3,0 m/s,
0,6 m≤L capuchon≤1,8 m,
500g≤M≤1000g.
Pour faciliter le calcul, les contraintes ci-dessus sont sans dimension.
De plus, limitez les indicateurs de consommation de matière et de bruit. Le poids du condenseur et de l'évaporateur après optimisation ne doit pas être supérieur au poids du prototype. Le contrôle du bruit est obtenu en limitant la résistance à l’écoulement de l’air circulant à travers l’évaporateur.
3.2 Méthode d'optimisation
En raison de la grande quantité de calculs de simulation du processus de fonctionnement du système de réfrigération de climatisation et de la relation complexe linéaire ou non linéaire ou non linéaire entre la fonction objectif, les contraintes et les variables de conception, cet article utilise la méthode d'optimisation des tolérances variables. L'intérêt particulier de cette méthode est qu'il n'est pas nécessaire que le sommet du polyèdre initial soit un point réalisable et que le gradient n'ait pas besoin d'être calculé, l'opération est donc simple. Par rapport aux méthodes d'optimisation qui nécessitent une stricte faisabilité, le temps de calcul est considérablement économisé. De plus, le nombre de critères de tolérance peut également être utilisé comme critère de fin de recherche.
Il convient de souligner que dans le calcul d'optimisation du système de réfrigération du climatiseur individuel, étant donné que la fonction objectif, les conditions de contrainte et les variables de conception sont des relations non linéaires implicites complexes, les résultats d'optimisation sont des solutions optimales locales, liées à la position initiale du point. . De plus, la valeur optimale de la variable de conception est cohérente avec la série de valeurs standard spécifiées par l'État, et la valeur optimale doit être arrondie ou standardisée. Par conséquent, il est nécessaire d’utiliser la méthode « d’optimisation du sous-espace » pour arrondir ou standardiser certains paramètres de conception. Ensuite, la conception optimale finale est obtenue en comparant plusieurs solutions optimales locales.
