化工学报 ›› 2020, Vol. 71 ›› Issue (S1): 341-345.doi: 10.11949/0438-1157.20191381

• 过程系统工程 • 上一篇    下一篇

典型空气循环制冷系统仿真研究

周月1,2(),张鹤林1,2,程定斌1,2,尹俊成1,2   

  1. 1.南京机电液压工程研究中心,江苏 南京 211106
    2.航空机电系统综合航空科技重点实验室,江苏 南京 211106
  • 收稿日期:2019-11-13 修回日期:2020-01-09 出版日期:2020-04-25 发布日期:2020-05-22
  • 通讯作者: 周月 E-mail:yuehao20103@163.com
  • 作者简介:周月(1986—),女,硕士,工程师,yuehao20103@163.com

Simulation study on four-wheel booster refrigeration system

Yue ZHOU1,2(),Helin ZHANG1,2,Dingbin CHENG1,2,Juncheng YIN1,2   

  1. 1.AVIC Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems, Nanjing 211106, Jiangsu, China
    2.Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Aero Electromechanical System Integration, Nanjing 211106, Jiangsu, China
  • Received:2019-11-13 Revised:2020-01-09 Online:2020-04-25 Published:2020-05-22
  • Contact: Yue ZHOU E-mail:yuehao20103@163.com

摘要:

对四轮升压式空气循环制冷系统进行了稳态仿真,并与已有的研究数据进行对比。进一步针对系统主要的扰动源,分析系统的温度扰动特性。仿真结果表明:当引气温度或冲压空气温度发生扰动时,系统温度随之变化,其变化程度与扰动程度相当;而引气压力扰动会造成系统温度大幅度变化,引气压力扰动对四轮升压式空气循环系统制冷能力影响最为剧烈。本文为环控系统的设计和优化提供参考。

关键词: 环境, 控制, 优化设计, 制冷系统, 扰动特性

Abstract:

In this paper, the steady state simulation of four-wheel booster air circulation refrigeration system is carried out, the result of which is compared with the existing research data. Further, the temperature disturbance characteristics of the system is analyzed combined with the main system disturbance source. Simulation results show that when the temperature of the bleed air temperature or ram air disturbance occurs, the system temperature changes, the degree of which agrees with the disturbance degree. However the bleed air pressure disturbance will cause the system temperature to change greatly, that is to say, the bleed air pressure disturbance to the four-wheel booster air circulation refrigeration system influence is most intense. This paper provides reference for the design and optimization of the environmental control in the future.

Key words: environment, control, optimal design, refrigeration system, disturbance characteristics

中图分类号: 

  • V 245.3

图1

四轮升压式空气循环制冷系统原理图"

表1

节点编号"

编号节点名称
1发动机引气
2初级散热器热边出口
3压气机出口
4次级散热器热边出口
5回热器热边出口
6冷凝器热边出口
7回热器冷边出口
8初级涡轮出口
9冷凝器冷边出口
10次级涡轮出口

图2

四轮空气循环制冷系统仿真模型"

表2

设计工况及部件参数"

分类参数数值
设计工况飞行高度H/m0
Mach数Ma0
引气温度T1/℃200
引气压力P1/ kPa303.98
引气含湿量h1/(g/kg)22
供气流量q1/(kg/h)2100
冲压空气温度T2/℃40
冲压空气压力P2/kPa101.325
冲压空气含湿量h2/(g/kg)22
冲压空气流量q2/(kg/h)3150
部件参数初级换热器效率ηHX10.6
压气机效率ηC0.7
次级换热器效率ηHX20.83
回热器效率ηh0.32
冷凝器效率ηcds,h0.63
水分离器除水效率ηws0.95
初级涡轮效率ηPT0.82
初级涡轮效率ηST0.8
风扇功率分配比例β0.15
二级涡轮膨胀比πt21.9

表3

仿真与试验数据对比分析"

节点编号仿真结果/℃试验结果/℃误差/℃
12002000
2165.1163.41.7
3251.2248.62.6
472.571.70.8
558.957.61.3
642.243.6-1.4
761.360.70.6
80.1-0.30.4
931.630.41.2
100-0.10.1

表4

引气温度扰动分析"

节点编号扰动25%/℃扰动50%/℃无扰动/℃
1250300200
2203.22232.87173.57
3278.29307.34249.36
480.6585.6175.61
561.9567.6156.17
642.8044.9640.34
761.2562.9459.34
81.634.36-1.53
934.8736.4033.09
10-5.79-3.84-7.96

表5

冲压空气温度扰动分析"

节点编号扰动25%/℃扰动50%/℃无扰动/℃
1200200200
2168.39163.40173.57
3242.52235.89249.36
465.4355.6775.61
551.1648.1056.17
636.3532.1940.34
754.8650.1959.34
8-5.48-9.67-1.53
928.8024.2433.09
10-11.14-14.52-7.96

表6

引气压力扰动分析"

节点编号扰动25%/℃扰动50%/℃无扰动/℃
1200200200
2173.57155.13182.06
3249.36193.71275.66
475.6166.2579.33
556.1765.2457.82
640.3463.1030.12
759.3464.1259.03
8-1.5336.84-23.82
933.0939.0132.33
10-7.961.14-10.37
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