汽车余热驱动的喷射式制冷系统建模与控制

发布时间：2017-07-30 20:12

  本文关键词：汽车余热驱动的喷射式制冷系统建模与控制

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【摘要】：喷射器技术的研究己有一百多年的历史,喷射器是提高流体压力而不直接消耗机械能的设备。蒸汽喷射式制冷可以利用低品位余热作为驱动能源,因其结构简单可靠、运转费用低及环境友好等优点而得到广泛应用。如今汽车空调系统依然是压缩式制冷为主,汽车余热驱动的喷射式制冷空调研究主要在实验与理论研究方面。目前国内外对喷射式制冷系统的研究主要集中在喷射器结构设计、制冷工质的研究及运行参数的设定等,在控制领域研究很少。基于以上现状,本文主要研究工作与结论有:在前人研究基础上,对蒸汽喷射制冷工作过程中能量转化进行了深入分析,以水蒸汽为制冷介质,基于能量守恒及传热理论建立了喷射制冷系统关键部件喷射器的一维模型。对于结构固定的喷射器,喷射器制冷系统的制冷性能主要受工作蒸汽与引射蒸汽的焓值变化所影响。本文对引射流体可控部分的膨胀阀开度进行控制,通过数据模型求解计算,应用Matlab R2014a辨识工具,建立了制冷系统中以喷射器引射流体压力为输入,喷射器出口压力为输出的传递函数。以此为基础,结合运行参数,应用PID控制,在MATLAB软件中Simulink环境下进行了仿真。压缩比反应了喷射器引射流体的能力,即可以很好的表征喷射系统制冷性能。分析结果表明:在不同工况及加入随机干扰的情况下,PID控制器实现了喷射制冷系统中喷射器出口压力的稳定控制,在输出压力0.3Mpa~0.8Mpa下可以稳定跟踪,实现了喷射制冷性能可控并稳定。结论还表明,采用常规PID控制完全可以达到很好的控制效果,具有响应速度快,超调小,抗干扰能力强等优点,适合于汽车空调的控制。
【关键词】：汽车空调 喷射式制冷 热力学模型 压缩比 PID控制
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.851;TK115
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.2 国内外喷射制冷研究动态12-17
• 1.2.1 喷射式制冷发展历史12-14
• 1.2.2 喷射式制冷系统研究现状14-16
• 1.2.3 应用前景16-17
• 1.3 论文的主要内容17-18
• 第2章 喷射式汽车空调制冷系统工作原理18-25
• 2.1 喷射式制冷系统18-20
• 2.1.1 常规汽车空调系统18-19
• 2.1.2 喷射式制冷系统在汽车空调中的应用19
• 2.1.3 喷射器作为膨胀装置在典型空调系统中的应用19-20
• 2.2 喷射制冷系统工作原理20-22
• 2.3 喷射器工作原理22-24
• 2.4 本章总结24-25
• 第3章 喷射器建模25-39
• 3.1 喷射器结构分析25-28
• 3.1.1 工作喷嘴25-26
• 3.1.2 扩压器26-28
• 3.2 气体流动的基本方程28-29
• 3.3 蒸汽喷射器模型29-32
• 3.4 蒸汽喷射器的主要操作参数32-36
• 3.4.1 喷射制冷系统的主要参数32-33
• 3.4.2 喷射器系统主要参数33-35
• 3.4.3 水蒸汽热力性质参数35-36
• 3.5 辨识喷射器模型传递函数36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 喷射制冷系统控制器设计39-51
• 4.1 PID控制原理39-42
• 4.1.1 比例控制（P）40-41
• 4.1.2 积分调节（I）41
• 4.1.3 微分调节（D）41-42
• 4.2 PID控制器的参数整定42-44
• 4.3 喷射器的控制器设计44-45
• 4.4 仿真研究与结果分析45-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 结论51-52
• 参考文献52-55
• 在学研究成果55-56
• 致谢56

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本文编号：595914