针对单级压缩制冷不能满足低温情况下的恒温恒湿箱中的复合环境要求,本文在节能减排的原则下,确定了 R507A/R23复叠制冷循环为研究对象。制冷循环各部件的结构尺寸和换热效果影响整个系统的空间布置,运行状态和经济效益,因此计算机仿真结合正向设计以及局部结构模拟为研究提供了可靠的手段。计算机仿真提供产品性能给正向选型设计,正向选型设计为建立仿真试验台进行铺垫,局部结构模拟有利于仿真中复杂结构参数的获取。本文的具体研究内容如下:(1)为了研究该复叠制冷系统特性和搭建试验台提供基础,利用正向常规设计和MATLAB GUI,完成对总体的快速设计,即确定了低温环境可达-50℃的minicool恒温恒湿箱的结构参数和型号。通过GUI进行COP分析,吻合度较高,能满足快速设计的需要。(2)采用分布参数法建立了适用于环境的蒸发器、冷凝器模型等,对微元进行分析,给出了其控制方程以及迭代方法的具体算法流程等。采用集中参数法建立压缩机模型,给出了输气系数等。利用MATLAB中的S函数建立了 R23等制冷剂模型,使物性参数的调用更加准确和迅速。利用MATLAB中的level 2 M S函数建立了蒸发器,冷凝器,蒸发冷凝器等的可视化模块,便于研究单相区,两相区的换热流动。由仿真结果可知,制冷剂侧换热系数在单相区较低,在两相区总体呈下降趋势,空气侧换热系数较为平稳。基于顺序模块法,通过Simulink建立系统整体仿真,在试验条件允许的范围内,改变箱内基本环境条件,将试验测得数据与仿真结果相比较。对比分析可知,设定温度越低,整体性能降低,仿真误差越大。试验验证模型精确度后,改变模型中的结构参数,观察其对性能的影响。结果表明,内、外管直径增大,整体换热量都会增大,翅片间距增大,总换热量增大,但换热系数减小。翅片厚度增大,换热总量缓慢增大。对具体冷凝器分布参数模型而言,观察每微元,发现制冷剂侧换热系数整体随流程增大减少,空气侧换热系数变化微弱,热流密度在过热区、两相区增大,过冷区减少。(3)采用Ansys,Fluent软件对水泡冷凝器壳程冷凝相变流动进行模拟,采用Lee模型,得出的结果表明:流体呈“Z”字型,经折流板后流速增加,折流板后死区存在较多凝液。图[70]表[23]参[85]