3.5 室温对蒸发器换热量的
影响 室内温度对蒸发器换热量的影响如图5所示。室内温度就是蒸发器空气侧的入口温度,当蒸发温度一定时,室内温度主要影响管内外的换热温差,由于经过蒸发器冷却,空气温度最多只能降低到蒸发温度,所以当风量一定时也决定了蒸发器的最大换热量。当室内温度很低时,蒸发器内的制冷剂不能完全蒸发,蒸发器出口有回液现象,随着室内温度的上升,换热器的换热量也逐渐上升,蒸发器出口的制冷剂干度也逐渐上升;当室内温度上升至一定值时,制冷剂能够完全蒸发,蒸发器出口有一定的过热度,由于制冷剂温度最高只能升到室内温度,制冷剂的在蒸发器出口的焓值变化很小,换热量随室温的增加略有上升。
图5 换热量随室温变化曲线
3.6 调节参数的联合影响
影响蒸发器换热量的参数中蒸发温度和冷凝温度是表征系统运行的参数,不能直接作为调节参数,室内温度是被控对象;如果系统正常运行,还需要蒸发器出口制冷剂保持一定的过热度以防止回液。因此,要控制的参数是室内温度和过热度,能作为调节参数的只有室内机风量和
电子膨胀阀开度。室内机风量和电子膨胀阀开度对室内蒸发器的联合影响结果如图6所示。
图6 制冷量、过热度随膨胀阀开度和室内机风量的变化曲线
电子膨胀阀和蒸发器联合工作输入、输出状态方程可以用下式来表示:
结合前面的
分析可以发现:
(1) 当蒸发器出口制冷剂已经过热时,因制冷剂出口焓值变化不大,电子膨胀阀所决定的制冷剂出流量是决定换热量的主要因素;风量对换热量不大,而对过热度影响较大。各调节手段民对应的控制对象之间可近似认为是相互独立的,此时B(t)是对角占优的。
(2) 当蒸发器出口为两相流时,蒸发器空气侧进出口温差基本为定值,换热量主要由风量决定,电子膨胀阀开度对换热量影响不大,但进、出口焓差与流量近似成反比,对出口干度的影响较大。室内机风量对过热度同样有较大的影响。此时B(t)是上三角矩阵。调节手段对控制对象的影响是有一定的耦合度的。
(3) 只要保证蒸发器出口为过热状态,就能实现调节手段与控制对象之间的独立调控。而在制冷空调系统中,保证蒸发器出口过热又是保证系统正常运行所必需的条件之一。所以在过热度优先控制的模式下,独立调节是可以实现的。
(4) 在蒸发器出口未过热的情况下,调节风量和调节膨胀阀开度对过热度有同等程度的影响。仍可以采用风量控过热度优先的
方法,同时用膨胀阀开度来改善风量对过热度的调节,独立控制与适当的耦合也能取得同样效果。
根据上述分析,提出了风量G
α控制过热度T
su,电子膨胀阀开度Q
υ控制室内温度T
in的控制策略。
5.结论 在两个优先原则下,可以实现室内机风量与电子膨胀阀开度对室内温度与过热度的解耦控制,独立控制策略是可以实现的;独立控制策略可用于复杂的系统,可对整个系统采用分布式控制模式;独立控制策略便于实现模块化,不会因系统形式的改变而对控制方法产生较大的影响;独立控制策略有较强的可扩展性,不会由于系统的复杂而增加控制部分的成本。
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