制冷空调自动控制

制冷空调自动控制

课程设计

（冷藏集装箱环境室自动控制设计）

前言 (3)

第一章环境室概况 (4)

第二章环境室控制系统 (5)

第三章环境室参数的采集和控制 (14)

第四章集装箱气密性能实验 (17)

第五章集装箱漏热性能实验 (18)

第六章机冷式冷藏箱的制冷性能试验 (20)

参考文献 (21)

附录1 空调机组控制原理图 (22)

附录2 系统布局图 (23)

随着国际冷藏运输业的迅速发展，研究冷藏集装箱运行特性，提高制冷装置工作效率和经济性成已为世界范围内广泛重视的课题。然而，无论是开展这些装备的设计研究，还是进行这些装备的日常维护工作，都离不开对它们实际工作时的性能进行精确而科学的界定，性能指标、测试试验规定的步骤乃至使用的测试设备都是进行这界定所必须解决的课题。因此，为了提高冷藏集装箱热工测试的性能参数和经济指标，对其环境室的测控系统进行研究是必不可少的。

冷藏集装箱实验系统的设计与工程应用是综合了好几门学科的交叉领域，它涵盖了制冷技术、空调工程、自动控制和计算机软件以及检测与仪表技术，设计一套以冷藏集装箱内、外的温度、湿度、风速、压力、流量等测试参数准确采集为基础，以确保重要参数采用PID闭环高精度控制为手段，以冷藏集装箱气密性能检测、漏热性能检测和制冷性能检测为核心，不仅能满足ISO、ATP和GB对冷藏集装箱热工性能试验的要求，而且还能够模拟集装箱运行时室外环境的温、湿度的自动控制系统。

第一章环境室概况

一、冷藏集装箱实验房的环境室要求：

1.温度控制范围8℃～38℃±0.2℃；

2.湿度控制范围为20％～80％±0.5％／RH；

3.环境室由变频和定频两套机组来控制；

4.动态模拟海上的温湿度环境的变化。

5.机组可以串联连接，实现海上较大幅度的温度变化；

6.采用空调箱内放置电加热器的方式，即使在冬季室外零度以下的环境温

度，也可以实现环境室中各种温湿度的模拟。

7.按ISO和ATP试验要求进行冷藏集装箱热工性能参数的测试和性能检

测

二、环境室热工要求

我国国标GB规定的集装箱测试技术和方法与国际标准ISO 标准及ATP协议都对集装箱热工测试的内容、目的、要求及方法做了明确的规定，试验项目工况要求如表1-1所示。

表1-1 热工性能试验项目工况

内容标准名称ISO1496-2 ATP GB7392-98

气密性试验箱内外温度℃15-25之间选定，波动±3

箱内外压差Pa 250±10150±10250±10

漏验试验1测温点数目

内侧12 14 12

外侧12 14 12 2箱壁平均温度℃20～32 20左右20～32 3箱内外最小温差℃>20

4每两组数据最大时间间隔min 30 15 30 5连续测量稳定工况时间h >8 >12 >8 6同一组测量数据℃内侧<3.0

各测点间最大温差外侧<3.0 <2.0 <3.0 7两次箱内平均温度的内侧<1.5 ±0.5 <1.5 最大差值℃外侧<1.5 ±0.5 <1.5 8流过箱外侧点处风速m/s <2 1～2 <2

9箱内加热功率的最大波动 <3% 性能试验（1） 10制冷机处增加测点点数 5 16 5 11箱外平均温度℃

38 30露点25 38 12箱内平均温度℃

-18

-20 -18

13每两组数据间最大时间间隔min 30 14连续测量稳定工况时间h

>8 >8 性能实验（2） 附加热负荷Q 式中系数C 0.25 0.35 0.25 （其余与(1)同） 连续测量稳定工况时间h

>4 12

>4 三、确定箱内外的温度： （一）、平均壁面温度θ 2

θθθe

i +=

其中i θ——箱内平均温度，K ，为每个测试记录间隔末了测得的各个

温度测值的算术平均值，温度测点布置在距箱内壁面100mm 处，至少布12点；

e θ——箱外平均温度，K ，为每个测试记录间隔末了测得的各个温度测值的算术平均值，温度测点布置在距箱外壁面100mm 处，至少布12点；

根据环境室的热工要求，取平均壁面温度θ=20℃，又由于箱内外温差不小于20℃，即：i θ-e θ〉20℃，由上述条件确定箱内外温度

i θ=30℃，e θ=10℃

即箱外处于制冷状态，箱内为制热状态。

第二章 环境室控制系统

一、试验系统原理：

本冷藏集装箱实验室主要是对20英尺冷藏集装箱进行热工性能试验及环境模拟试验。系统原理如图2-1所示。

膨胀阀

送风

冷藏集装箱

环境室

冷凝器

空调机组

送风口

回风口

集装箱

集装箱

吊顶

送风孔板

图2-1 系统原理图

本系统主要由制冷空调系统和测控系统组成。空调和制冷系统将空气处理到特定的温湿度送入环境室内，测控系统实现集装箱和环境室内每个测点的数据采集和参数的自动调节。 二、环境室空调系统及其设备 （一）、气流组织形式

本空调系统采用全面孔板送风，其特点为在直接控制的区域内，能够形成比较均匀的速度场和温度场，在工业空调中（如环境室、洁净室及某些试验环境室）应用较多。空气依次经表冷器、加热器、离心风机后，送入静压室，在此处滞止沉积后通过孔板纵向流过冷藏集装箱，经回风口送回空调箱。这样，气流在进入下部环境室之前，已经在风道、气流转弯处和竖井静压室里混合完全，温湿度特性统一，再加上出风一致，有效地保证了环境室空间温度场的均匀性。实际试验时的温度梯度一般不超过2℃。环境室的气流组织形式如图2-2所示。

（a ）后视图 （b ）侧视图

图2-2环境室气流组织形式示意图

三、空调系统的主要装置

1、蒸发器

本系统采用直接蒸发式空气冷却器（肋片管），并采用空气强迫对流的形式，即在排风机的作用下使空气流过传热管的表面。用厚度为0.2~0.6mm 的铜片或铝片做成，片距为2~4mm ，因其不需冷却水，使整个系统结构简单化。

2、空调电加热器[2]

电加热器是让电流通过电阻丝发热而加热空气的设备。它有结构紧凑，加热均匀，热量稳定，控制方便等优点，在恒温精度要求较高的实验室空调系统中常