Sử dụng phương pháp tối ưu hóa dung sai thay đổi, giá trị COP của hệ số hiệu suất hệ thống lạnh được lấy làm hàm mục tiêu và các thông số cấu trúc chính của thiết bị bay hơi, bình ngưng, mao quản và thể tích nạp chất làm lạnh được lấy làm biến tối ưu hóa. Việc tính toán kết hợp tối ưu được thực hiện cho một số bộ phận chính của hệ thống điều hòa không khí trong phòng, nhờ đó tỷ lệ hiệu quả sử dụng năng lượng được cải thiện đáng kể và đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng.
1. Trong những năm gần đây, mặc dù sự hiểu biết về các hiện tượng cơ bản trong thiết bị làm lạnh đã tương đối rõ ràng, nhưng các nhà sản xuất điều hòa không khí hiện nay về cơ bản áp dụng phương pháp thiết kế tương tự truyền thống, nhấn mạnh tính nhất quán với điều kiện thiết bị và kinh nghiệm thiết kế của doanh nghiệp, để đạt được mức độ phù hợp nhất định của hệ thống.
Mục đích của bài viết này là tối ưu hóa việc kết hợp hệ thống làm lạnh máy điều hòa không khí treo tường. Lấy giá trị COP của hệ thống lạnh làm hàm mục tiêu và lấy các thông số cấu trúc chính của thiết bị bay hơi, bình ngưng, mao quản và chất làm lạnh làm biến tối ưu, việc tính toán kết hợp tối ưu của một số bộ phận chính của hệ thống điều hòa không khí được thực hiện. Kết quả tính toán cho thấy giá trị COP sau khi tối ưu cao hơn giá trị ban đầu 8,07%, công suất làm lạnh tăng 3,77%, điện năng tiêu thụ giảm 3,79%. Mục tiêu tiết kiệm năng lượng đã đạt được.
2. Mô phỏng quy trình làm việc của hệ thống lạnh
Mục đích của mô phỏng quy trình làm việc của hệ thống lạnh là để hiện thực hóa sự phù hợp tốt nhất của hệ thống và tự động hóa điều khiển quy trình làm việc, do đó mô hình mô phỏng phải chính xác và đáng tin cậy. Nói chung, phương pháp tham số gộp ở trạng thái ổn định là thô và không thể sử dụng để hiểu các đặc tính của từng bộ phận của hệ thống. Trong bài báo này, phương pháp tham số phân bố trạng thái ổn định được sử dụng.
2.1 Mô phỏng thiết bị bay hơi và bình ngưng
Dòng chất làm lạnh trong thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ tương ứng là bão hòa, quá nhiệt, bão hòa và làm mát phụ. Nói chung, công thức truyền nhiệt trung bình được áp dụng cho toàn bộ từng trạng thái khi tính toán truyền nhiệt của hai thiết bị bay hơi. Mặc dù có xem xét sự khác biệt về truyền nhiệt giữa chất lỏng một pha và hai pha nhưng hệ số truyền nhiệt và nhiệt độ môi chất lạnh thực sự khác nhau ở từng khu vực được phân chia. Trong bài báo này, phương pháp tính toán từng bước được áp dụng. Theo giả định của các tham số đầu ra, các phương trình bảo toàn khối lượng, bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng được sử dụng để tính toán lặp lại và thu được sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất và độ khô của chất làm lạnh.
2.2 Mô phỏng mao dẫn
Mặc dù cấu trúc của ống mao dẫn đơn giản nhưng dòng chất làm lạnh trong ống tương đối phức tạp, đó là quá trình "bay hơi nhanh" từ dòng chất lỏng một pha và có hiện tượng cân bằng nhiệt động lực học của độ trễ bay hơi, có ảnh hưởng lớn đến lưu lượng môi chất lạnh trong ống mao dẫn và các thông số đầu ra. Trong bài báo này, dựa trên dữ liệu thực nghiệm của R22 trong nhiều tài liệu, mô hình Wennan đã được sửa đổi, phản ánh thỏa đáng mối quan hệ giữa độ trễ điểm chớp cháy của R22 và đường kính mao quản, làm mát phụ đầu vào, v.v. vẫn được giải bằng phương pháp tham số bước với sự trợ giúp của phép lặp đồng thời ba phương trình bảo toàn.
2.3 Mô phỏng máy nén
Trong bài báo này máy nén rôto lăn được sử dụng trong hệ thống lạnh của máy điều hòa không khí. Mô phỏng nhất thời quá trình làm việc của nó vẫn dựa trên ba phương trình bảo toàn, xem xét toàn diện các tác động của trao đổi nhiệt giữa xi lanh và thế giới bên ngoài, rò rỉ khí, định luật chuyển động của van khí, ma sát của các bộ phận chuyển động và các yếu tố khác về hiệu suất làm việc của máy nén, giúp nó bám sát hơn với quá trình làm việc thực tế của máy nén. Tài liệu [2] đưa ra một mô tả chi tiết.
2.4 Mô phỏng hệ thống lạnh
Sơ đồ khối tính toán mô phỏng hệ thống lạnh lấy lưu lượng khối và thể tích lấp đầy hệ thống làm tiêu chí tính hội tụ. So với tài liệu tham khảo [3], nó có ưu điểm là giá trị ban đầu được chọn ít ảnh hưởng đến tốc độ hội tụ và độ chính xác của phép tính và ảnh hưởng của thể tích lấp đầy được tính đến.
3. Kết hợp tốt nhất hệ thống lạnh
Trên cơ sở kiểm chứng thực nghiệm cho thấy kết quả mô phỏng của hệ thống lạnh phù hợp tốt với kết quả thực nghiệm, tác giả đã thiết lập mô hình tối ưu phối hợp tối ưu giữa một số bộ phận chính của hệ thống lạnh và hệ thống lạnh tối ưu đã đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng.
3.1 Thông số tối ưu hóa
(1) Hàm mục tiêu và biến thiết kế
Hàm mục tiêu trong bài viết này là:
Fx=1/COP
Giá trị COP là tỷ lệ hiệu quả năng lượng.
Các thông số thiết kế như sau: lượng nạp môi chất lạnh M
Ec giữa các vây của bình ngưng; Tài liệu đường kính ngoài của ống; Chiều dài ống đơn lc; Tốc độ gió mặt uc;
Khoảng cách vây của thiết bị bay hơi ee; Ống có đường kính ngoài; Chiều dài ống đơn le; Mặt tốc độ gió ue;
Chiều dài mao mạch nắp L.
Việc tối ưu hóa máy nén tạm thời không được xem xét ở đây và đường kính trong của ống mao quản được lấy làm giá trị cố định.
(2) Những hạn chế
Các ràng buộc rõ ràng như sau:
1,5 mm ec 3,0 mm, 1,5 mm lee 3,0 mm,
6.0mm 2doc 12,0mm, 6,0mm `doe 12, 0mm,
0,5m 1,0m/s Giới hạn 0,6m 500g Để thuận tiện cho việc tính toán, các ràng buộc trên là không thứ nguyên. Ngoài ra, hạn chế tiêu hao nguyên liệu và các chỉ số tiếng ồn. Trọng lượng của thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi sau khi tối ưu hóa không được lớn hơn trọng lượng của nguyên mẫu. Việc kiểm soát tiếng ồn đạt được bằng cách hạn chế lực cản dòng không khí đi qua thiết bị bay hơi. 3.2 Phương pháp tối ưu hóa Do khối lượng tính toán mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống lạnh điều hòa không khí lớn và mối quan hệ tuyến tính hoặc phi tuyến hoặc phi tuyến phức tạp giữa hàm mục tiêu, các ràng buộc và biến thiết kế, bài báo này sử dụng phương pháp tối ưu hóa dung sai thay đổi. Ưu điểm đặc biệt của phương pháp này là đỉnh của khối đa diện ban đầu không bắt buộc phải là điểm khả thi và không cần tính gradient nên thao tác rất đơn giản. So với các phương pháp tối ưu hóa đòi hỏi tính khả thi nghiêm ngặt, thời gian tính toán được tiết kiệm rất nhiều. Ngoài ra, số lượng tiêu chí dung sai cũng có thể được sử dụng làm tiêu chí để kết thúc tìm kiếm. Cần chỉ ra rằng trong tính toán tối ưu hóa hệ thống lạnh điều hòa không khí trong phòng, do hàm mục tiêu, điều kiện ràng buộc và các biến thiết kế là các quan hệ phi tuyến ngầm phức tạp nên kết quả tối ưu hóa là nghiệm tối ưu cục bộ, có liên quan đến vị trí điểm ban đầu. . Ngoài ra, giá trị tối ưu của biến thiết kế phải phù hợp với chuỗi giá trị tiêu chuẩn do nhà nước quy định và giá trị tối ưu cần được làm tròn hoặc chuẩn hóa. Vì vậy, cần sử dụng phương pháp “tối ưu hóa không gian con” để làm tròn hoặc chuẩn hóa một số thông số thiết kế. Sau đó, thiết kế tối ưu cuối cùng thu được bằng cách so sánh nhiều giải pháp tối ưu cục bộ.
