船舶空调动态负荷分析与计算

空调负荷的计算是空调系统设计和研究的基础。传统的船舶空调负荷计算方法,主要是按设定舱内、外气候条件和海况采取粗略估算的方法,计算值偏大,使空调系统长时间处在部分负荷工况下运行,效率大大降低,造成能量浪费和对设备的损坏。本文引入控制论的方法,明确得热和冷负荷两个完全不同的概念,把得热看成是扰量函数,而把冷负荷作为在外扰作用下的输出,揭示了外扰、储热、热流之间的规律,使得到的结果更加接近真实情况。 本文根据物体传热的傅立叶导热微分方程,建立了船舶舱室非稳态传热的数学模型,假设室内温度保持不变,对室外扰量进行离散分解,利用拉普拉斯变换得到温度函数和热流函数,从而得到单层和多层舱室围壁传热反应系数表达式;建立了舱室的热力学模型,分析了舱室得热、冷负荷各部分构成及其影响因素,最后计算了典型计算日3月19日固定航区某例船的船员舱各时刻冷负荷。同时,利用反应系数法分析了舱室围壁空气层对舱室热环境的影响,通过对四种围壁结构的反应系数进行对比分析,表明带有一定厚度空气层的情况对外扰波动影响更小,对保温有利;针对在求解总传递矩阵元素B(p)=0时比较麻烦且容易“丢根”的情况,提出了反应系数法的简化计算方法,并通过对不同绝热材料数值法与简化法结果的对比,分析了简化计算法对不同绝热材料的适定性。 本文研究的船舶舱室冷负荷动态计算方法,可以作为空调装置选型和确定空调系统送风量的依据,能够达到节能和系统优化的目的,同时可以作为后续研究的理论基础,有一定的工程应用价值。