化工学报 ›› 2020, Vol. 71 ›› Issue (S1): 341-345.DOI: 10.11949/0438-1157.20191381
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:
2020-04-25
通讯作者:
周月
作者简介:
周月(1986—),女,硕士,工程师,Yue ZHOU1,2(),Helin ZHANG1,2,Dingbin CHENG1,2,Juncheng YIN1,2
Received:
2019-11-13
Revised:
2020-01-09
Online:
2020-04-25
Published:
2020-04-25
Contact:
Yue ZHOU
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。
中图分类号:
周月, 张鹤林, 程定斌, 尹俊成. 典型空气循环制冷系统仿真研究[J]. 化工学报, 2020, 71(S1): 341-345.
Yue ZHOU, Helin ZHANG, Dingbin CHENG, Juncheng YIN. Simulation study on four-wheel booster refrigeration system[J]. CIESC Journal, 2020, 71(S1): 341-345.
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 |
表1 节点编号
Table 1 Number of produce node
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 |
分类 | 参数 | 数值 |
---|---|---|
设计工况 | 飞行高度H/m | 0 |
Mach数Ma | 0 | |
引气温度T1/℃ | 200 | |
引气压力P1/ kPa | 303.98 | |
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/kPa | 101.325 | |
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ηHX1 | 0.6 |
压气机效率ηC | 0.7 | |
次级换热器效率ηHX2 | 0.83 | |
回热器效率ηh | 0.32 | |
冷凝器效率ηcds,h | 0.63 | |
水分离器除水效率ηws | 0.95 | |
初级涡轮效率ηPT | 0.82 | |
初级涡轮效率ηST | 0.8 | |
风扇功率分配比例β | 0.15 | |
二级涡轮膨胀比πt2 | 1.9 |
表2 设计工况及部件参数
Table 2 Design conditions and component parameters
分类 | 参数 | 数值 |
---|---|---|
设计工况 | 飞行高度H/m | 0 |
Mach数Ma | 0 | |
引气温度T1/℃ | 200 | |
引气压力P1/ kPa | 303.98 | |
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/kPa | 101.325 | |
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ηHX1 | 0.6 |
压气机效率ηC | 0.7 | |
次级换热器效率ηHX2 | 0.83 | |
回热器效率ηh | 0.32 | |
冷凝器效率ηcds,h | 0.63 | |
水分离器除水效率ηws | 0.95 | |
初级涡轮效率ηPT | 0.82 | |
初级涡轮效率ηST | 0.8 | |
风扇功率分配比例β | 0.15 | |
二级涡轮膨胀比πt2 | 1.9 |
节点编号 | 仿真结果/℃ | 试验结果/℃ | 误差/℃ |
---|---|---|---|
1 | 200 | 200 | 0 |
2 | 165.1 | 163.4 | 1.7 |
3 | 251.2 | 248.6 | 2.6 |
4 | 72.5 | 71.7 | 0.8 |
5 | 58.9 | 57.6 | 1.3 |
6 | 42.2 | 43.6 | -1.4 |
7 | 61.3 | 60.7 | 0.6 |
8 | 0.1 | -0.3 | 0.4 |
9 | 31.6 | 30.4 | 1.2 |
10 | 0 | -0.1 | 0.1 |
表3 仿真与试验数据对比分析
Table 3 Comparative analysis of simulation and test data
节点编号 | 仿真结果/℃ | 试验结果/℃ | 误差/℃ |
---|---|---|---|
1 | 200 | 200 | 0 |
2 | 165.1 | 163.4 | 1.7 |
3 | 251.2 | 248.6 | 2.6 |
4 | 72.5 | 71.7 | 0.8 |
5 | 58.9 | 57.6 | 1.3 |
6 | 42.2 | 43.6 | -1.4 |
7 | 61.3 | 60.7 | 0.6 |
8 | 0.1 | -0.3 | 0.4 |
9 | 31.6 | 30.4 | 1.2 |
10 | 0 | -0.1 | 0.1 |
节点编号 | 扰动25%/℃ | 扰动50%/℃ | 无扰动/℃ |
---|---|---|---|
1 | 250 | 300 | 200 |
2 | 203.22 | 232.87 | 173.57 |
3 | 278.29 | 307.34 | 249.36 |
4 | 80.65 | 85.61 | 75.61 |
5 | 61.95 | 67.61 | 56.17 |
6 | 42.80 | 44.96 | 40.34 |
7 | 61.25 | 62.94 | 59.34 |
8 | 1.63 | 4.36 | -1.53 |
9 | 34.87 | 36.40 | 33.09 |
10 | -5.79 | -3.84 | -7.96 |
表4 引气温度扰动分析
Table 4 Analysis of bleed air temperature disturbance
节点编号 | 扰动25%/℃ | 扰动50%/℃ | 无扰动/℃ |
---|---|---|---|
1 | 250 | 300 | 200 |
2 | 203.22 | 232.87 | 173.57 |
3 | 278.29 | 307.34 | 249.36 |
4 | 80.65 | 85.61 | 75.61 |
5 | 61.95 | 67.61 | 56.17 |
6 | 42.80 | 44.96 | 40.34 |
7 | 61.25 | 62.94 | 59.34 |
8 | 1.63 | 4.36 | -1.53 |
9 | 34.87 | 36.40 | 33.09 |
10 | -5.79 | -3.84 | -7.96 |
节点编号 | 扰动25%/℃ | 扰动50%/℃ | 无扰动/℃ |
---|---|---|---|
1 | 200 | 200 | 200 |
2 | 168.39 | 163.40 | 173.57 |
3 | 242.52 | 235.89 | 249.36 |
4 | 65.43 | 55.67 | 75.61 |
5 | 51.16 | 48.10 | 56.17 |
6 | 36.35 | 32.19 | 40.34 |
7 | 54.86 | 50.19 | 59.34 |
8 | -5.48 | -9.67 | -1.53 |
9 | 28.80 | 24.24 | 33.09 |
10 | -11.14 | -14.52 | -7.96 |
表5 冲压空气温度扰动分析
Table 5 Analysis of ram air temperature disturbance
节点编号 | 扰动25%/℃ | 扰动50%/℃ | 无扰动/℃ |
---|---|---|---|
1 | 200 | 200 | 200 |
2 | 168.39 | 163.40 | 173.57 |
3 | 242.52 | 235.89 | 249.36 |
4 | 65.43 | 55.67 | 75.61 |
5 | 51.16 | 48.10 | 56.17 |
6 | 36.35 | 32.19 | 40.34 |
7 | 54.86 | 50.19 | 59.34 |
8 | -5.48 | -9.67 | -1.53 |
9 | 28.80 | 24.24 | 33.09 |
10 | -11.14 | -14.52 | -7.96 |
节点编号 | 扰动25%/℃ | 扰动50%/℃ | 无扰动/℃ |
---|---|---|---|
1 | 200 | 200 | 200 |
2 | 173.57 | 155.13 | 182.06 |
3 | 249.36 | 193.71 | 275.66 |
4 | 75.61 | 66.25 | 79.33 |
5 | 56.17 | 65.24 | 57.82 |
6 | 40.34 | 63.10 | 30.12 |
7 | 59.34 | 64.12 | 59.03 |
8 | -1.53 | 36.84 | -23.82 |
9 | 33.09 | 39.01 | 32.33 |
10 | -7.96 | 1.14 | -10.37 |
表6 引气压力扰动分析
Table 6 Analysis of bleed pressure disturbance
节点编号 | 扰动25%/℃ | 扰动50%/℃ | 无扰动/℃ |
---|---|---|---|
1 | 200 | 200 | 200 |
2 | 173.57 | 155.13 | 182.06 |
3 | 249.36 | 193.71 | 275.66 |
4 | 75.61 | 66.25 | 79.33 |
5 | 56.17 | 65.24 | 57.82 |
6 | 40.34 | 63.10 | 30.12 |
7 | 59.34 | 64.12 | 59.03 |
8 | -1.53 | 36.84 | -23.82 |
9 | 33.09 | 39.01 | 32.33 |
10 | -7.96 | 1.14 | -10.37 |
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