基于状态空间的空调用表面式换热器动态建模

摘要：在合理简化复杂物理模型的基础上,建立了表面式换热器的动态换热状态空间模型,推导出了表面式换热器出口参数与各进口参数间的动态关系式;动态模拟仿真得到出口参数随各进口参数扰动而发生的变化;并基于实验对空气和水的传热系数以及传质系数进行了修正。通过实验进行了验证,新建模型能较好的反映表面式换热器出口参数对各扰量的动态响应特性,可以满足系统分析需求,为设计出优良的控制系统,保证空调系统稳定运行奠定理论基础。

表面式换热器由于具有传热效率高、结构紧凑、经济性好等优点，得到越来越广泛的应用，相应的设计优化和性能优化研究也越来越多。表面式换热器为用户提供的热量受到许多外界因素的干扰，主要包括冷冻水的进水温度和流量、通过换热器的空气流速以及空气状态参数。研究这些干扰因素对表面式换热器换热特性的影响，不仅有利于提高换热器的换热效率和整体系统性能，而且对改进翅片换热器的设计形式，推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。在此以表面式换热器为对象，建立动态换热模型，通过仿真研究表面式换热器的动态换热规律。

1表面式换热器模型的建立

1.1物理模型描述

表面式换热器均采用铜管套铝箔结构。管外径10~16mm， 管壁厚0.5~1.0mm， 管根数10~24根，管排列方式为叉排，管中心距为2~2.5倍管外径，管排数2—3排，肋片为0.15~0.20mm厚的铝板，肋片间距2.0~3.0mm。流经盘管换热器空气的方向与冷冻水流动方向垂直且朝向相反，如图1所示。

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