[发明专利]基于多维曲线拟合算法的空调装置制冷量测试方法

摘要

本发明公开了基于多维曲线拟合算法的空调装置制冷量测试方法，属于空调制冷量测试方法技术领域。测试方法依据的原理为：建立空调装置的基准样机物理模型，以此为研究对象，通过建立空调装置基准样机的制冷量与各个影响参数之间的多维曲线拟合数学模型，采用包括名义工况在内的多组样本数据进行训练仿真，获得该空调装置在任意工况下的制冷量数学模型。通过该数学模型，可以获得任意工况下空调装置基准样机的制冷量，作为同类型被测空调装置制冷量的理论值。在相同测试工况下，获得被测空调装置实际制冷量。利用该测试方法制作的制冷量测试装置或仪器可以用于空调装置的制冷量测试，广泛用于交通车辆、船舶、民用与工业应用的空调装置制冷量测试。

主权项

1.基于多维曲线拟合算法的空调装置制冷量测试方法，其特征在于：此测试方法依据的原理为：建立空调装置的基准样机物理模型，以此为研究对象，通过建立空调装置基准样机的制冷量与各个影响参数之间的多维曲线拟合数学模型，并采用包括名义工况在内的多组样本数据进行训练仿真，获得该空调装置在任意工况下的制冷量数学模型，通过该数学模型，可以获得任意工况下空调装置基准样机的制冷量，作为同类型被测空调装置制冷量的理论参考值，在相同测试工况下，利用该模型结果与实际测试数据的分析比较，获得被测空调装置实际制冷量；具体测试方法表述为：(a)：把空调装置视为热力系统，该系统的输入参数包括：蒸发器回风温度t_h、蒸发器回风相对湿度蒸发器通风量V_I、冷凝器进风温度t_c、冷凝器通风量V_c及大气压力P_a,输出参数为制冷量和功耗,建立空调装置制冷量与各个输入参数的多维曲线拟合模型；由于决定空调装置制冷量的主要参数包括：蒸发器回风温度t_h、蒸发器回风相对湿度蒸发器通风量V_I、冷凝器进风温度t_c、冷凝器通风量V_c及大气压力P_a,因此对于指定的一台空调装置来说，只要确定上述六个参数，机组的能耗及制冷量也是唯一确定的，其中蒸发器回风温度t_h、蒸发器回风湿度及冷凝器送风温度t_c对机组制冷量的影响最为明显，且由于大气压力变化较小，其变化对空调装置制冷量的影响可以忽略，蒸发器、冷凝器通风量在测量精度要求的范围内可以作为常量处理，即认为在实际测试过程中空调装置冷凝器、蒸发器的通风量及大气压力基本维持不变,因此，制冷量在测量过程中的主要变量是：蒸发器回风温度t_h、蒸发器回风湿度及冷凝器进风温度t_c；上述变量中的蒸发器回风相对湿度主要通过蒸发器凝结水影响翅片管蒸发器的管外壁对流换热系数，从而影响蒸发器的传热量， 根据传热学理论和湿空气热质交换理论，当蒸发器回风相对湿度由低至高达到一定值蒸发器表面将出现干工况至湿工况的转变，因此，蒸发器回风湿度的影响表现在两个区域：干工况区和湿工况区，在这两个区内，蒸发器回风湿度的影响相对不显著，故可以对相对湿度的影响进行分段研究，在相对湿度各分段中，空调装置制冷量的主要影响因素可减少为蒸发器回风温度t_h及冷凝器进风温度t_c两个，实现了空调装置制冷量模型降维的目的， 将蒸发器回风相对湿度按照临界值分区后，即可将模型降为不同回风相对湿度区段的三维模型；临界相对湿度的数学模型的建立及干湿分区的判别：在蒸发器表面温度10～11℃、大气压力101325Pa时，借助Matlab软件分析拟合，得到蒸发器回风温度t_h与相应干、湿分区的临界相对湿度数学模型(公式1)，模型的适用范围：10℃≤t_h≤50℃；式中：p₁＝6.2029e‑009,p₂＝‑1.5991e‑006,p₃＝0.00018189p₄＝‑0.012068,p₅＝0.51418,p₆＝‑14,p₇＝199.02在实际工况下，当测得的相对湿度大于时，认定该工况点位于湿工况区，当测得的相对湿度小于时，认定该工况点位于干工况区；空调装置制冷量多维曲线模型的建立：利用Matlab软件，对两个相对湿度分区中制冷量与蒸发器回风温度t_h、冷凝进风温度t_c的三维曲线进行拟合， 下面以某种单元式空调机组为例，给出具体拟合结果:该机组在大气压力101325Pa、送风量6000m³/h、冷凝风量11800m³/h的条件下，在蒸发器表面温度10～11℃时，得到制冷量与蒸发器回风温度、冷凝进风温度的关系如下：Q_o＝p₀₀+p₁₀t_c+p₀₁t_h+p₂₀t_c²+p₁₁t_ct_h+p₀₂t_h²+p₃₀t_c³+p₂₁t_c²t_h+p₁₂t_ct_h²+p₀₃t_h³(公式2)湿工况区:p₀₀＝‑26.9,p₁₀＝9.023,p₀₁＝‑6.165,p₂₀＝‑0.2055,p₁₁＝‑0.1919p₀₂＝0.4461,p₃₀＝0.001953,p₂₁＝0.0003906,p₁₂＝0.002734p₀₃＝‑0.007161干工况区:p₀₀＝‑16.91,p₁₀＝6.02,p₀₁＝‑4.223,p₂₀＝‑0.1047，p₁₁＝‑0.2256，p₀₂＝0.4188，p₃₀＝0.001302，p₂₁＝‑0.0007813，p₁₂＝0.004687，p₀₃＝‑0.007813b：采用包括名义工况在内的多组样本数据进行训练仿真，获得该空调装置在任意工况下的制冷量数学模型，通过该数学模型，可以获得任意工况下空调装置基准样机的制冷量，并将其作为同类型被测空调装置制冷量的理论参照值， 在相同测试工况下，利用该模型结果与实际测试数据的分析比较，获得被测空调装置实际制冷量；在任意运行工况下被测空调装置的实际制冷量Q_o,s：Q_o,s＝V_l·ρ(h_h,j‑h_h,c)       (公式3)在任意运行工况下被测空调装置的理论制冷量Q_o,t:则两式相除，得：即实际测试工况下被测空调装置的理论制冷量Q_o,t由上述制冷量数学模型(见公式2)可求出，又由公式4知：上式右侧均为已知参数，则理论焓降可以求得，此外，公式5右侧实际焓降h_h,j‑h_h,c可在测试过程中计算得到，因此，利用公式5可以直接求得被测空调装置的实际制冷量；在实际测量过程中测得被测空调装置的运行参数，通过上述测量空调装置制冷量的新方法，获得实际测试工况下空调装置的实际制冷量Q_o,s；将测得的运行参数代入公式2，可求得被测空调装置的理论制冷量Q_o,t，则被测空调装置的相对制冷量由下式可求：由公式6可评判被测空调装置在任意测试工况下空调装置制冷能力是否正常。