基于VAV、VWV全海域船舶空调系统联合仿真试验研究

发布时间：2025-04-01 04:42

　　远洋船舶航行于世界各海域,外界环境温度在不同海域波动较大,当船舶所处环境较为恶劣时,传统船舶空调系统运行效率会较低,且无法满足舱室舒适性要求。本文基于变风量、变水量节能技术构建全海域新型船舶空调系统。由于实际搭建全海域新型船舶VAV、VWV空调系统联合试验平台十分困难,并且调试过程较为复杂,该系统很难进行实验研究,因此对该系统进行联合仿真试验研究来取代实验研究是很有必要的。与陆用空调不同,船舶需要在不同海域航行,外界环境温度和海水温度会频繁变化,其负荷研究起来更加复杂。本文基于Matlab/Simulink,以某远洋航线上的船舶舱室为研究对象,利用热平衡建立了船舶空调系统舱室模型,分析其负荷变化规律。研究发现,在亚热带地区,舱室新风负荷占舱室总负荷的比重为46%;在热带地区,舱室新风负荷占舱室总负荷的比重为55%。在不同航区,负荷会发生频繁变化,热带航区的平均负荷为亚热带航区平均负荷的2.9倍;在同一航区不同时刻负荷也有明显的差异,热带航区负荷的最大值是最小值的2.1倍。本文利用集总参数法建立了制冷机组各设备模型,包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀。由于本文侧重于反映对于系统性能和其他部...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 理论意义
        1.1.2 实用价值
    1.2 船舶空调系统国内外研究现状
        1.2.1 变风量船舶空调系统的研究现状
        1.2.2 变水量船舶空调系统的研究现状
        1.2.3 变频船舶空调系统的研究现状
        1.2.4 船舶余热的利用现状
    1.3 本文研究内容
第2章 全海域新型船舶空调系统基本构成及原理
    2.1 VAV、VWV船舶空调系统
    2.2 船舶空调制冷系统工作原理
    2.3 全海域新型船舶空调系统工作原理
    2.4 变风量空调系统原理及其组成部件
        2.4.1 变风量空调系统原理
        2.4.2 变风量空调系统基本组成
        2.4.3 变风量空调系统分类
        2.4.4 系统风量控制策略
        2.4.5 变风量末端装置
    2.5 冷冻水变流量调节
    2.6 船舶空调系统的要求
    2.7 本章小结
第3章 全海域新型船舶空调系统数学建模
    3.1 船舶舱室数学模型
        3.1.1 舱室热平衡模型
        3.1.2 人员与照明散热负荷数学模型
        3.1.3 舱壁导热负荷数学模型
        3.1.4 新风负荷数学模型
    3.2 制冷机组数学模型
        3.2.1 压缩机数学模型
        3.2.2 冷凝器数学模型
        3.2.3 蒸发器数学模型
        3.2.4 膨胀阀数学模型
        3.2.5 制冷剂热力学性质的计算
    3.3 空调器数学模型
        3.3.1 冷却器数学模型
        3.3.2 加热器数学模型
    3.4 风机数学模型
    3.5 冷冻水泵数学模型
    3.6 PID控制器数学模型
    3.7 本章小结
第4章 全海域新型船舶空调系统仿真模块构建
    4.1 Simulink软件介绍
    4.2 制冷机组仿真模块
        4.2.1 压缩机仿真模块
        4.2.2 冷凝器仿真模块
        4.2.3 膨胀阀仿真模块
        4.2.4 蒸发器仿真模块
        4.2.5 制冷机组仿真模块验证
    4.3 空调器仿真模块
    4.4 舱室风机仿真模块
    4.5 舱室水泵仿真模块
    4.6 舱室温度仿真模块
    4.7 加入控制器后的仿真模块
    4.8 本章小结
第5章 全海域新型船舶空调系统联合试验仿真
    5.1 全海域船舶空调负荷仿真
        5.1.1 远洋航线及舱室参数设计
        5.1.2 各航区代表日全天不同时刻船舶空调负荷变化
        5.1.3 不同航区船舶空调负荷变化
        5.1.4 不同舱室船舶空调负荷变化
    5.2 设备选型以及仿真参数设置
        5.2.1 全海域新型空调系统各设备选型工作
        5.2.2 仿真系统参数设置
    5.3 制冷工况下全海域船舶空调风系统联合仿真
        5.3.1 各航区代表日全天不同时刻船舶空调系统风量变化
        5.3.2 不同舱室船舶空调系统风量变化
        5.3.3 船舶VAV空调系统与传统CAV船舶空调系统风量对比分析
    5.4 制冷工况下全海域船舶空调水系统联合仿真
        5.4.1 各航区代表日全天不同时刻船舶空调系统冷冻水量变化
        5.4.2 船舶VWV空调系统与传统CWV船舶空调系统冷冻水量对比分析
    5.5 制热工况下全海域新型船舶空调系统联合仿真
    5.6 全海域新型船舶空调系统能耗联合仿真
        5.6.1 不同海域船舶变风量空调系统各项能耗仿真
        5.6.2 不同海域船舶变水量空调系统各项能耗仿真
        5.6.3 不同海域船VAV、VWV空调系统总能耗在各航区的变化
        5.6.4 传统船舶空调系统能耗
        5.6.5 不同海域船舶VAV、VWV空调系统与传统船舶空调系统对比分析
        5.6.6 全海域船舶VWV空调系统经济性分析
    5.7 本章小结
总结与展望
    1.总结
    2.展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与专利
致谢



本文编号：4038937