專利名稱：風(fēng)機(jī)盤管計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)方法，特別是一種采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)方法，屬于制冷空調(diào)技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)技術(shù)的交叉領(lǐng)域。
2)計(jì)算迎風(fēng)管長，確定管排數(shù)n1(垂直空氣流向)和n2(空氣流向)以及管排形式(即叉排和順排)。
3)計(jì)算所需要的風(fēng)量和風(fēng)側(cè)壓力降，結(jié)合設(shè)計(jì)要求的出風(fēng)靜壓等送風(fēng)參數(shù)選擇匹配的風(fēng)機(jī)和電機(jī)。
這種方法，在確定迎風(fēng)管長的計(jì)算過程中，存在大量的迭代運(yùn)算，因此設(shè)計(jì)比較耗時，工作量大。
目前，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制冷系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)或分析中應(yīng)用廣泛，對制冷系統(tǒng)各個主要部件及其整個系統(tǒng)的仿真方法已有多種，但是針對風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的仿真還未見討論。
本發(fā)明對風(fēng)機(jī)盤管的熱濕交換工作過程建立計(jì)算機(jī)仿真模型。將確定翅片管換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)的繁復(fù)迭代計(jì)算交由運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高的計(jì)算機(jī)處理。與此同時，為廠家提供的各種配件參數(shù)分別建立選型數(shù)據(jù)庫，以便設(shè)計(jì)時調(diào)用。并可以根據(jù)實(shí)際需要自己定制非標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)此計(jì)算機(jī)模型通過仿真對非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能分析，驗(yàn)證是否符合需求，從而彌補(bǔ)產(chǎn)品系列化和標(biāo)準(zhǔn)化之后設(shè)計(jì)靈活性的不足。設(shè)計(jì)方法如下1)設(shè)計(jì)前，首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水物性和濕空氣物性資料編制仿真模塊①水物性和濕空氣計(jì)算模塊。根據(jù)廠家提供的風(fēng)機(jī)盤管部件參數(shù)建立選型數(shù)據(jù)庫。
2)然后對風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的熱質(zhì)交換工作過程進(jìn)行仿真建模。在建立模型的方法上引入了面向?qū)ο蠼５募夹g(shù)，并以支持面向?qū)ο筇匦圆碛懈哂?jì)算性能的C++語言來實(shí)現(xiàn)。這樣做的好處是提高了模型的可重用性先建立所有風(fēng)機(jī)盤管換熱過程的最普遍的換熱過程模型，然后在設(shè)計(jì)具有各自特點(diǎn)的特定風(fēng)機(jī)盤管的時候只要簡單地在這個模型的基礎(chǔ)上，再加入特定工作過程的特點(diǎn)，便可以快速形成各種特定風(fēng)機(jī)盤管換熱過程模型。并且這種體系結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步縱向延伸，不斷擴(kuò)展，大大提高了重用性和適應(yīng)快速開發(fā)的要求。在模型內(nèi)部，遵循以功能劃分模塊的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，來設(shè)定各功能模塊，分別為②工況輸入模塊；③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊；④出風(fēng)參數(shù)計(jì)算模塊；⑤風(fēng)量與風(fēng)側(cè)壓力降計(jì)算模塊；⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊。其中③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊和⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊是設(shè)計(jì)方案的輸出模塊。
3)設(shè)計(jì)時，通過模塊②工況輸入模塊輸入設(shè)計(jì)時的送風(fēng)參數(shù)要求和工作負(fù)荷。再賦予模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊的迭代初始參數(shù)，具體做法可先將鋁翅片的翅片形式、翅片厚度δf和翅片間距Sf；銅管的內(nèi)管徑di、管壁厚度δb、管間距S1和S2等參數(shù)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列中的參數(shù)值。
4)按需要選擇垂直空氣流動方向上的管排數(shù)n1、空氣流動方向上的管排數(shù)n2和水路數(shù)n3。然后聯(lián)合調(diào)用模塊①水和濕空氣物性計(jì)算模塊、模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊以及模塊④出風(fēng)參數(shù)計(jì)算模塊來進(jìn)行迭代計(jì)算出設(shè)計(jì)的迎風(fēng)管長。
5)在翅片管結(jié)構(gòu)參數(shù)確定以后，就可以通過模塊⑤風(fēng)量與風(fēng)側(cè)壓力降計(jì)算模塊來計(jì)算所需風(fēng)量和風(fēng)側(cè)壓降。
6)最后調(diào)用模塊⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊進(jìn)行風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選型匹配。
至此，③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊和⑥風(fēng)機(jī)電動機(jī)選型模塊中的計(jì)算結(jié)果即為本次最終的設(shè)計(jì)方案。
有了設(shè)計(jì)計(jì)算的仿真內(nèi)核程序之后，就可以將其整合到具有友好圖形用戶界面的軟件框架之內(nèi)，并加入廠家配件參數(shù)選型數(shù)據(jù)庫調(diào)用、AutoCAD圖紙自動繪制等功能。這樣，從事風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)的工程人員就可以通過簡單易用的界面方便、快速地進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)、選型以及運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對生產(chǎn)風(fēng)機(jī)盤管和需要定制自己的風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)品的廠家都具有較高的實(shí)用價(jià)值。
設(shè)計(jì)的已知條件為標(biāo)準(zhǔn)供冷工況；進(jìn)風(fēng)干球溫度27℃，濕球溫度19.5℃，設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差13℃，出風(fēng)靜壓要求為6～7Pa；進(jìn)水初溫7℃，進(jìn)回水溫差5℃；工作熱負(fù)荷為2000W。
1)準(zhǔn)備工作根據(jù)水和濕空氣的標(biāo)準(zhǔn)物性數(shù)據(jù)資料編制模塊①水和濕空氣物性計(jì)算模塊。為由廠家提供的風(fēng)機(jī)盤管部件參數(shù)建立選型數(shù)據(jù)庫。
2)分析風(fēng)機(jī)盤管工作的熱濕交換過程，并建立換熱過程的仿真計(jì)算模型。編制各個計(jì)算模塊的仿真程序。
3)通過模塊②工況輸入模塊輸入設(shè)計(jì)的工況要求和工作負(fù)荷；從數(shù)據(jù)庫中向模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊調(diào)入某一標(biāo)準(zhǔn)系列的翅片換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)翅片厚度δf＝0.115mm，翅片間距Sf＝2.35mm；銅管的內(nèi)管徑di＝9.17mm，管壁厚度δb＝0.35mm，管間距S1＝S2＝25mm。
4)垂直空氣流向的方向上的管排數(shù)選擇為8排，在空氣流向的管排數(shù)選擇為3排，水路數(shù)選定為1路，然后調(diào)用模塊①水和濕空氣物性計(jì)算模塊以及在3)中賦了初始值的模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊、模塊④出風(fēng)參數(shù)計(jì)算模塊來進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為迎風(fēng)管長為298mm，總換熱面積為3.558m2，迎風(fēng)面積0.060m2，外體尺寸參數(shù)為長×高×厚＝298×200×65(mm)；另外還得出風(fēng)干球溫度為15.3℃，濕球溫度為14.2℃，進(jìn)出風(fēng)焓差為15.4kJ/kg；所需要的迎面風(fēng)速為1.6m/s。
5)根據(jù)已知設(shè)計(jì)條件中熱負(fù)荷、計(jì)算得到的迎面風(fēng)速和進(jìn)出風(fēng)焓差以后，就可以調(diào)用模塊⑤風(fēng)量與風(fēng)側(cè)壓力降計(jì)算模塊來計(jì)算，得到風(fēng)側(cè)壓降為6.89Pa，所需風(fēng)量為349m3/h。
6)知道了風(fēng)側(cè)壓降和設(shè)計(jì)送風(fēng)靜壓，就可以知道所需的總壓頭為13.39Pa，再結(jié)合所需的風(fēng)量調(diào)用模塊⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊來進(jìn)行風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的匹配選型。這樣，模塊③和模塊⑥中包含了最終的設(shè)計(jì)結(jié)果。
在此基礎(chǔ)上，就可以開發(fā)用戶界面，將仿真計(jì)算內(nèi)核部分整合到其中，并可以通過ActiveX、OLE automation等軟件技術(shù)借助AutoCAD根據(jù)設(shè)計(jì)方案畫出工程圖紙。并在用戶界面上輸出設(shè)計(jì)方案的詳盡結(jié)果報(bào)表并提供設(shè)計(jì)圖紙。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)機(jī)盤管計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于該設(shè)計(jì)方法包括1)設(shè)計(jì)前，首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水物性和濕空氣物性數(shù)據(jù)編制仿真模塊①水物性和濕空氣計(jì)算模塊，根據(jù)廠家提供的風(fēng)機(jī)盤管部件參數(shù)建立選型數(shù)據(jù)庫；2)然后對風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的熱質(zhì)交換工作過程進(jìn)行仿真建模，在建立模型的方法上引入了面向?qū)ο蠼５募夹g(shù)，模塊分別為②工況輸入模塊；③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊；④出風(fēng)參數(shù)計(jì)算模塊；⑤風(fēng)量與風(fēng)側(cè)壓力降計(jì)算模塊；⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊，其中模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊和模塊⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊是設(shè)計(jì)方案的輸出模塊；3)設(shè)計(jì)時，通過模塊②工況輸入模塊輸入設(shè)計(jì)時的送風(fēng)參數(shù)要求和工作負(fù)荷，再賦予模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊的迭代初始參數(shù)，具體做法可先將鋁翅片的翅片形式、翅片厚度δf和翅片間距Sf；銅管的內(nèi)管徑di、管壁厚度δb、管間距S1和S2等參數(shù)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列中的參數(shù)值；4)按需要選擇垂直空氣流動方向上的管排數(shù)n1、空氣流動方向上的管排數(shù)n2和水路數(shù)n3，然后聯(lián)合調(diào)用模塊①水和濕空氣物性計(jì)算模塊、模塊③結(jié)構(gòu)參數(shù)模塊以及模塊④出風(fēng)參數(shù)計(jì)算模塊來進(jìn)行迭代計(jì)算出設(shè)計(jì)的迎風(fēng)管長；5)在翅片管結(jié)構(gòu)參數(shù)確定以后，就可以通過模塊⑤風(fēng)量與風(fēng)側(cè)壓力降計(jì)算模塊來計(jì)算所需風(fēng)量和風(fēng)側(cè)壓降；6)最后調(diào)用模塊⑥風(fēng)機(jī)及電動機(jī)選型模塊進(jìn)行風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選型匹配；
全文摘要
風(fēng)機(jī)盤管計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法是一種采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明首先建立濕空氣和水物性計(jì)算模塊和廠家提供的部件參數(shù)的選型數(shù)據(jù)庫。對風(fēng)機(jī)盤管換熱工作過程進(jìn)行仿真模擬，得到風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)計(jì)算面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)仿真模型。將繁復(fù)迭代計(jì)算工作交由運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高的計(jì)算機(jī)處理。這樣，就可以在不需要有大量設(shè)計(jì)資料下進(jìn)行快速開發(fā)，縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本，克服了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)方法耗時費(fèi)力、開發(fā)周期長的缺點(diǎn)。
文檔編號F28D1/047GK1442662SQ0311645
公開日2003年9月17日 申請日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者谷波, 黎遠(yuǎn)光 申請人:上海交通大學(xué)