空氣膨脹制冷/熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于列車空調(diào)中的模擬研究

姓名：張振迎

專業(yè)：供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程

指導(dǎo)教師：廖勝明

摘要

空氣是滿足環(huán)保要求的制冷和熱泵系統(tǒng)中的z*理想工質(zhì)。以空氣為工質(zhì)的膨脹制冷系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)已經(jīng)成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前我國鐵路客車空調(diào)使用的大都是以CFC工質(zhì)為主的壓縮式蒸汽制冷系統(tǒng)，對環(huán)境污染嚴(yán)重，制冷劑替代迫在眉睫。針對上述情況，本文對以空氣為工質(zhì)的膨脹系統(tǒng)應(yīng)用于列車空調(diào)作了研究。分析了空氣膨脹循環(huán)的基本特點(diǎn);建立了濕空氣熱力計算模型，針對我國普通列車空調(diào)工況，通過對各種空氣膨脹制冷系統(tǒng)方案的比較，找出了適合于我國鐵路客車的空氣膨脹制冷系統(tǒng)——開式負(fù)壓循環(huán)系統(tǒng);對該系統(tǒng)中各部件建立了數(shù)學(xué)模型，并將各部件組成循環(huán)整體，進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬，對系統(tǒng)作了變工況分析;模擬結(jié)果顯示，利用空氣膨脹制冷系統(tǒng)的送風(fēng)溫度處于低溫送風(fēng)的范圍，與列車

用空氣膨脹制冷系統(tǒng)相適應(yīng)的送風(fēng)方式應(yīng)為低溫送風(fēng)方式;本文還對空氣膨脹熱泵系統(tǒng)應(yīng)用在青藏鐵路客車增壓供氧和空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行了研究，提出了自己的設(shè)計方案，并與常規(guī)方案進(jìn)行了對比，對比結(jié)果顯示：新型方案的性能系數(shù)EER可達(dá)到3.95，是常規(guī)方案的2倍多;本文用專業(yè)計算軟件Airpak對普通列車采用低溫送風(fēng)時和青藏鐵路客車采用暖風(fēng)采暖時的車內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果表明：采用噴嘴型專用散流器送風(fēng)時，硬座車內(nèi)熱環(huán)境較合理，而硬臥車內(nèi)由于障礙物較多，熱環(huán)境較差，尤其是中鋪的溫度偏高，青藏鐵路客車采用暖風(fēng)采暖時，送風(fēng)口布置在小桌下側(cè)車內(nèi)熱環(huán)境可達(dá)到較好的效果。

本文結(jié)果對推動我國制冷劑替代工作、對列車用空氣膨脹制冷系統(tǒng)的研制和空氣膨脹系統(tǒng)在制冷空調(diào)中的推廣具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：空氣膨脹制冷，列車空調(diào)，增壓供氧，低溫送風(fēng)，熱風(fēng)采暖