เมื่อใช้วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพความทนทานต่อตัวแปร ค่า COP ของสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพของระบบทำความเย็นจะถูกใช้เป็นฟังก์ชันวัตถุประสงค์ และพารามิเตอร์โครงสร้างหลักของเครื่องระเหย คอนเดนเซอร์ เส้นเลือดฝอย และปริมาตรการเติมสารทำความเย็นจะถูกใช้เป็นตัวแปรการปรับให้เหมาะสม การคำนวณการจับคู่ที่เหมาะสมที่สุดจะดำเนินการกับส่วนประกอบหลักหลายประการของระบบเครื่องปรับอากาศในห้อง เพื่อให้อัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และบรรลุวัตถุประสงค์ของการประหยัดพลังงาน
1. ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แม้ว่าความเข้าใจในปรากฏการณ์พื้นฐานในอุปกรณ์ทำความเย็นจะค่อนข้างชัดเจน แต่ผู้ผลิตเครื่องปรับอากาศในปัจจุบันก็นำวิธีการออกแบบการเปรียบเทียบแบบดั้งเดิมมาใช้ โดยเน้นความสอดคล้องกับสภาพอุปกรณ์ขององค์กรและประสบการณ์การออกแบบ เพื่อ บรรลุการจับคู่ระบบในระดับหนึ่ง
วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจับคู่ของระบบทำความเย็นแบบติดผนังแบบแยกส่วน โดยนำค่า COP ของระบบทำความเย็นเป็นฟังก์ชันวัตถุประสงค์ และนำพารามิเตอร์โครงสร้างหลักของอีวาโปเรเตอร์ คอนเดนเซอร์ คาปิลลารี และค่าสารทำความเย็นมาเป็นตัวแปรการปรับให้เหมาะสม การคำนวณการจับคู่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับส่วนประกอบหลักต่างๆ ของระบบเครื่องปรับอากาศจะดำเนินการ ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าค่า COP หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพสูงกว่าค่าเดิม 8.07% ความสามารถในการทำความเย็นเพิ่มขึ้น 3.77% และการใช้พลังงานลดลง 3.79% บรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงานแล้ว
2. การจำลองกระบวนการทำงานของระบบทำความเย็น
วัตถุประสงค์ของการจำลองกระบวนการทำงานของระบบเย็นคือเพื่อให้เกิดการจับคู่ที่ดีที่สุดของระบบและระบบอัตโนมัติของการควบคุมกระบวนการทำงาน ดังนั้นแบบจำลองควรมีความแม่นยำและเชื่อถือได้ โดยทั่วไป วิธีพารามิเตอร์แบบก้อนในสถานะคงตัวนั้นค่อนข้างหยาบและไม่สามารถใช้เพื่อทำความเข้าใจคุณลักษณะของแต่ละส่วนของระบบได้ ในบทความนี้ จะใช้วิธีพารามิเตอร์แบบกระจายสถานะคงตัว
2.1 การจำลองเครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์
การไหลของสารทำความเย็นในเครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์จะอิ่มตัว ร้อนยวดยิ่ง อิ่มตัว และเย็นต่ำกว่าตามลำดับ โดยทั่วไป สูตรการถ่ายเทความร้อนเฉลี่ยจะถูกนำมาใช้สำหรับแต่ละสถานะโดยรวมในการคำนวณการถ่ายเทความร้อนของเครื่องระเหยสองตัว แม้ว่าการพิจารณาถึงความแตกต่างในการถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวแบบเฟสเดียวและสองเฟส แต่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและอุณหภูมิสารทำความเย็นจะแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ ในบทความนี้ จะใช้วิธีคำนวณแบบเป็นขั้นตอน ภายใต้สมมติฐานของพารามิเตอร์ทางออก สมการการอนุรักษ์มวล การอนุรักษ์โมเมนตัม และการอนุรักษ์พลังงานจะถูกใช้ในการคำนวณซ้ำ และรับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความดัน และความแห้งของสารทำความเย็น
2.2 การจำลองเส้นเลือดฝอย
แม้ว่าโครงสร้างของท่อคาปิลลารีจะเรียบง่าย แต่การไหลของสารทำความเย็นในท่อค่อนข้างซับซ้อนซึ่งเป็นกระบวนการ "การระเหยแบบแฟลช" จากการไหลแบบเฟสเดียวของของเหลวและมีปรากฏการณ์สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ของความล่าช้าในการกลายเป็นไอซึ่ง มีผลกระทบอย่างมากต่อการไหลของสารทำความเย็นในท่อคาปิลลารีและพารามิเตอร์ทางออก ในบทความนี้ จากข้อมูลการทดลองของ R22 ในงานวิจัยหลายฉบับ แบบจำลอง Wennan ได้รับการแก้ไข ซึ่งสะท้อนความสัมพันธ์ระหว่างความล่าช้าของจุดวาบไฟของ R22 และเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นเลือดฝอย การทำความเย็นย่อยของทางเข้า ฯลฯ ได้อย่างน่าพอใจ พารามิเตอร์ทางเข้าและทางออกของเส้นเลือดฝอย ยังคงได้รับการแก้ไขโดยวิธีพารามิเตอร์ขั้นตอนโดยใช้การวนซ้ำสมการอนุรักษ์สามสมการพร้อมกัน
2.3 การจำลองการทำงานของคอมเพรสเซอร์
คอมเพรสเซอร์โรเตอร์แบบหมุนใช้ในระบบทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศในบทความนี้ การจำลองกระบวนการทำงานชั่วคราวยังคงใช้สมการการอนุรักษ์ 3 สมการ ซึ่งพิจารณาผลกระทบของการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างกระบอกสูบกับโลกภายนอกอย่างครอบคลุม การรั่วไหลของก๊าซ กฎการเคลื่อนที่ของวาล์วแก๊ส แรงเสียดทานของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว และปัจจัยอื่นๆ เรื่องประสิทธิภาพการทำงานของคอมเพรสเซอร์ทำให้ใกล้เคียงกับกระบวนการทำงานจริงของคอมเพรสเซอร์มากขึ้น วรรณกรรม [2] ให้คำอธิบายโดยละเอียด
2.4 การจำลองระบบทำความเย็น
แผนภาพบล็อกของการคำนวณการจำลองระบบทำความเย็นจะใช้อัตราการไหลของมวลและปริมาตรการบรรจุของระบบเป็นเกณฑ์ในการคำนวณการบรรจบกัน เมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลอ้างอิง [3] มีข้อได้เปรียบที่ค่าเริ่มต้นที่เลือกจะมีอิทธิพลน้อยกว่าต่อความเร็วการลู่เข้าและความแม่นยำในการคำนวณ และคำนึงถึงอิทธิพลของปริมาณการบรรจุด้วย
3. การจับคู่ระบบทำความเย็นที่ดีที่สุด
บนพื้นฐานของการตรวจสอบการทดลองว่าผลการจำลองของระบบทำความเย็นสอดคล้องกับผลการทดลองที่ดี ผู้เขียนได้สร้างแบบจำลองการปรับให้เหมาะสมที่เหมาะสมที่สุดระหว่างส่วนประกอบหลักหลายประการของระบบทำความเย็น และระบบทำความเย็นที่ได้รับการปรับปรุงให้บรรลุผลสำเร็จ เป้าหมายของการประหยัดพลังงาน
3.1 พารามิเตอร์การเพิ่มประสิทธิภาพ
(1) ฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์และตัวแปรการออกแบบ
ฟังก์ชันวัตถุประสงค์ในบทความนี้คือ:
Fx=1/ตำรวจ
ค่า COP คืออัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ตัวแปรการออกแบบมีดังนี้ ค่าสารทำความเย็น M
Ec ระหว่างครีบของคอนเดนเซอร์ เอกสารเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ ความยาวท่อเดี่ยว lc; ความเร็วลมหน้า uc;
ระยะห่างระหว่างครีบของเครื่องระเหย ee; เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ doe; ความยาวท่อเดี่ยว; ความเร็วลมหน้า ue;
ความยาวเส้นเลือดฝอย L cap
ในที่นี้ไม่ได้พิจารณาการปรับให้เหมาะสมที่สุดของคอมเพรสเซอร์เป็นการชั่วคราว และเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของท่อคาปิลลารีถือเป็นค่าคงที่
(2) ข้อจำกัด
ข้อจำกัดที่ชัดเจนมีดังนี้:
1.5mm≤ec≤3.0mm, 1.5mm≤ee≤3.0mm,
6.0mm≤doc≤12.0mm,6.0mm≤doe≤12.0mm,
0.5m≤lc≤1.2m,0.5≤LE≤0.75m,
1.0m/s≤uc≤3.0m/s,0.5/s≤ue≤3.0m/s,
0.6m≤Lหมวก≤1.8m,
500g≤M≤1,000g。
เพื่อความสะดวกในการคำนวณ ข้อจำกัดข้างต้นจึงไม่มีมิติ
นอกจากนี้ ให้จำกัดการใช้วัสดุและตัวบ่งชี้สัญญาณรบกวน น้ำหนักของคอนเดนเซอร์และเครื่องระเหยหลังการปรับให้เหมาะสมไม่ควรมากกว่าน้ำหนักของต้นแบบ การควบคุมเสียงรบกวนทำได้โดยการจำกัดความต้านทานการไหลของอากาศที่ไหลผ่านเครื่องระเหย
3.2 วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ
เนื่องจากมีการคำนวณการจำลองกระบวนการทำงานของระบบทำความเย็นเครื่องปรับอากาศเป็นจำนวนมาก และความสัมพันธ์เชิงเส้นหรือไม่เชิงเส้นหรือไม่เชิงเส้นที่ซับซ้อนระหว่างฟังก์ชันวัตถุประสงค์ ข้อจำกัด และตัวแปรการออกแบบ บทความนี้จึงใช้วิธีการปรับค่าความคลาดเคลื่อนของตัวแปรให้เหมาะสม อาชีพพิเศษของวิธีนี้คือจุดยอดของรูปทรงหลายเหลี่ยมเริ่มต้นไม่จำเป็นต้องเป็นจุดที่เป็นไปได้ และไม่จำเป็นต้องคำนวณการไล่ระดับสี ดังนั้นการดำเนินการจึงเป็นเรื่องง่าย เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการปรับให้เหมาะสมที่ต้องการความเป็นไปได้ที่เข้มงวด เวลาในการคำนวณจะช่วยประหยัดเวลาได้มาก นอกจากนี้ จำนวนเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ยังสามารถใช้เป็นเกณฑ์สำหรับการสิ้นสุดการค้นหาได้อีกด้วย
ควรชี้ให้เห็นว่าในการคำนวณการปรับให้เหมาะสมของระบบทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศในห้อง เนื่องจากฟังก์ชันวัตถุประสงค์ เงื่อนไขข้อจำกัด และตัวแปรการออกแบบมีความซับซ้อนโดยปริยายความสัมพันธ์ไม่เชิงเส้น ผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสมคือโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดในท้องถิ่น ซึ่งเกี่ยวข้องกับตำแหน่งจุดเริ่มต้น . นอกจากนี้ ค่าที่เหมาะสมที่สุดของตัวแปรการออกแบบยังสอดคล้องกับชุดของค่ามาตรฐานที่ระบุโดยรัฐ และค่าที่เหมาะสมที่สุดจะต้องมีการปัดเศษหรือทำให้เป็นมาตรฐาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธี "การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่ย่อย" เพื่อปัดเศษหรือกำหนดมาตรฐานของพารามิเตอร์การออกแบบบางอย่าง จากนั้นจะได้การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดขั้นสุดท้ายโดยการเปรียบเทียบโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดในท้องถิ่นหลายรายการ
