空氣膨脹制冷/熱泵系統應用于列車(chē)空調中的模擬研究

姓名：張振迎

專(zhuān)業(yè)：供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調工程

指導教師：廖勝明

摘要

空氣是滿(mǎn)足環(huán)保要求的制冷和熱泵系統中的z*理想工質(zhì)。以空氣為工質(zhì)的膨脹制冷系統和熱泵系統已經(jīng)成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前我國鐵路客車(chē)空調使用的大都是以CFC工質(zhì)為主的壓縮式蒸汽制冷系統，對環(huán)境污染嚴重，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)的膨脹系統應用于列車(chē)空調作了研究。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(chē)空調工況，通過(guò)對各種空氣膨脹制冷系統方案的比較，找出了適合于我國鐵路客車(chē)的空氣膨脹制冷系統——開(kāi)式負壓循環(huán)系統;對該系統中各部件建立了數學(xué)模型，并將各部件組成循環(huán)整體，進(jìn)行系統穩態(tài)模擬，對系統作了變工況分析;模擬結果顯示，利用空氣膨脹制冷系統的送風(fēng)溫度處于低溫送風(fēng)的范圍，與列車(chē)

用空氣膨脹制冷系統相適應的送風(fēng)方式應為低溫送風(fēng)方式;本文還對空氣膨脹熱泵系統應用在青藏鐵路客車(chē)增壓供氧和空調系統中進(jìn)行了研究，提出了自己的設計方案，并與常規方案進(jìn)行了對比，對比結果顯示：新型方案的性能系數EER可達到3.95，是常規方案的2倍多;本文用專(zhuān)業(yè)計算軟件Airpak對普通列車(chē)采用低溫送風(fēng)時(shí)和青藏鐵路客車(chē)采用暖風(fēng)采暖時(shí)的車(chē)內熱環(huán)境進(jìn)行了數值模擬研究，結果表明：采用噴嘴型專(zhuān)用散流器送風(fēng)時(shí)，硬座車(chē)內熱環(huán)境較合理，而硬臥車(chē)內由于障礙物較多，熱環(huán)境較差，尤其是中鋪的溫度偏高，青藏鐵路客車(chē)采用暖風(fēng)采暖時(shí)，送風(fēng)口布置在小桌下側車(chē)內熱環(huán)境可達到較好的效果。

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

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