上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海200030Tel日本富士通将军有限公司，2138502日本崎市高津区末长16号日本富士通将军空调研究所，2138502日本崎市高津区末长16号需要采用简化实用的模型，以及面向对象的方法和混合编程技术。本文以空调器用翅片管换热器为对象，介绍了模型的建立与求解方法，以及面向对象方法的类的提取与规划，0编制的工质物性软件包在，++程序中的调用方法。所开发的适用于多种工质的空调器翅片管式蒸发器仿真软件初步使用效果较好，换热量的*大偏差小于5.6.本文介绍的技术己在日本申请项专利。　　为了开发能够实用的翅片管换热器仿真软件，需要在保证精度的同时，使得软件可靠易用易于升级和维护。这不仅需要对于换热器本身的特性进行较多的理论分析与实验研究，确定基本的。热质传递关系式12，而且要求在数学模型的建立与求解上，提出有效的方法，在软件开发上面也需要选择良好的方法。分布参数模型有利于提高模型的精度，但会导致计算速度和稳定性的下降3因此近年来在换热器本身的特性模拟，以及使用换热器的装置的性能模拟中，大量地使用速度与稳定性较好的分相集中参数等模型47，在作者以往的研究中，为了兼顾精度与稳定性，还引入了人工智能方法用于仿真中67.但是在这些研究，是以模型本身为目的，对于如何*终能够形成实用的软件较少探讨。　　个实用的换热器仿真软件，其核心模型应当尽可能简单，这是保证*终软件可靠的重要环节。软件的各个部分应可方便地拆分和组合，这样可对于软件的各个部分根据需要分别升级，并且将软件做成适用于各种不同类型的换热器，扩大其应用面。为了达到这个目的，需要采用面向对象的软件开发技术8，以取代以往面向过程的软件开发方式。为满足扩大应用面和提高可靠性熟悉的程序，比如说些传热介质物性的计算程序。由于这些程序并非依照现在希望开发的换热器的要求来编写的，在算法语言的类型上可能不致，此时就需要考虑进行混合编程。　　对象和混合编程等技术用于翅片管换热器性能模拟软件的开发。　　1模型介绍空调器用的翅片管式换热器，其管子内侧流制冷工质，外侧为空气。管子做成蛇管式，并在管外装有翅片，以增强空气的换热。当制冷剂在管内蒸发时，为蒸发器；当制冷剂冷凝时，则称为冷凝器。蒸发器和冷凝器有很大的相似性，下面仅以蒸发器为例来加以介绍。　　1.1蒸发器模型为了提高软件的可靠性，在精度能够满足的前提下，应当尽可能采用简化的，便于求解单得多，在精度可以保证的前提下，应当优先使用。蒸发器制冷剂侧与空气侧的换热，介于叉流与逆流之间，更接近于叉流。但由于叉流模型远较逆流模型复杂，因此我们首先考虑用逆流模型来描述蒸发器的换热过程，1.　　制冷剂侧能量方程和空气侧能量方程分别为以上各公式中，和讲3分别是制冷剂和空气的质量流量和心。分别是制冷剂进口和出口和，分别是空气侧与制冷剂侧的换热面积，和7分别是总的传热系数和翅片的传热效率，3和，分别是空气侧与制冷剂侧的对流换热系数，为空气析湿系数，为空气定压比热。制冷剂平均定性温度7是由两相区和过热区的平均温度按长度加权平均得到。　　12制冷剂物性程序R22及其替代物R407C和R410A为主，并同时考由于本热交换器仿真软件主要针对家用空调虑混合工质中，单组份工质832，幻25，幻34在热热交换器进行研究，所以在制冷剂的选用上以交换器中的换热性能。　　由于制冷剂工质特别是混合工质的热物性计算相当复杂，本软件中的制冷剂热物性计算部分程序不再专门开发，而是选用由美国国家味准与技术研究所耵51开发的旺汗尺0，这是个全世界公认的用于制冷剂纯工质和混合工质物性计算的权威程序。　　1.3算法流程蒸发器仿真中的主要输出参数是制冷剂的出口温度和空气的出口温度。模型的输入参数包括制冷剂的入口状态参数，空气入口状态参数，制冷剂质量流量和空气通过蒸发器的流速。仿真的算法流程3.　　2软件实现方法2.1面向对象的软件编程方法该软件采用了面向对象的软件开发方法，把具体的研究对象归纳抽象成计算机能够操作的类，利用类的结构来描述对象的属性和功能；同时在个类的基础上，又可以采用包含继承的方式产生不同的子类，这样使我们对具体对象的描述能力大大增强和简单化。　　翅片管式换热器是由不同类型翅片和换热管组合而成，所以将翅片和换热管作为独立的类，以组合的方式生成具有普遍意义的换热器基类。　　对热交换器采用继承的方式派生出蒸发器和冷凝器两类，这两类不仅继承了热交换器类的所有属性和功能，而且可以针对各自的特点，加新的属性和功能。这样就可以通过蒸发器类冷凝器类，建立具体的蒸发器冷凝器对象。蒸发器冷凝器对象通过湿空气类和制冷剂类，计算湿空气和制冷剂的热物性，结合换热器的结构参数，*终实现蒸发器冷凝器热质交换过程的仿真。　　热交换器的类库，主要包括翅片类换热管类湿空气类制冷剂类换热器类蒸发器类冷凝器类。根据面向对象方法中父类子类的概念，以及对象的继承性，描述不同结构不同类型2.2料5丁8，与0++的连接，8丁旺厌0原代码采用语言编写，其子程序不能被，+直接调用。由于换热器序如何调用Fortan编写的№STREFPROP的问妨碍C++调用Fortran程序的主要问在于两者数据传递存储形式以及编程器编译指令的差异，所涉及到的数据类型包括整型实型字符串整型数组实型数组，以及字符串数组。　　1对于整型实型字符串整型数实型数组的数据传递问职奶，程序中，实参到形参的数据传递既有传值方式，也有传址方式。而在，++通常是通过传址方式来实现的另外，阳打编译器不考虑变量的大小写，而，++编译器区分变量的大小写。为了数据的正确传递，我们规定统采用传址方式来传递数据，数据传递统用大写字符。为此，在阳灯函数头上加入如下的编译指令subroutine TQFLSH同时，在，++函数头的声明中加入如下的编译指令。　　2对于字符串数组的传递0灯语言提供的定长和不定长的字符串数组数据类型，在0++中没有与之相对应的数据类型，++语言处理字符串数组是以多维字符数组或字符串指针来进行的。我们对字符串数组类型数据传递还没有找到有效的解决方法。因此，我们对涉及到该数据类型的函数的形参进行了调整，通过给出字符串数组到整形数组类型的映射，间接解决了此问。在我们所使用的制冷剂范围内涉及字符串数组数据类型的函数只有5扣叩，因此，通过如下的代码我们实现了。+中对561叩初始化模块的调用，即将56加，模块封装在内的土31模块。　　2.3面向过程的编程到面向对象编程的转变由于旺厌0采用的是面向过程的编程思路，其程序功能模块的相对独立性封装性及继承性均不能满足面向对象的编程要求。而换热器仿真软件采用的是面向对象的方法，必须对物性计算程序做成个功能独立封装性好且易于继承的制冷剂类。般情况下对于制冷剂状态参数只要已知两个变量，即可确定其余参数。在具体应用时可能只需要其中个参数，我们通过对制冷剂类的属性和行为方法的规划，实现了由己知变量到未知变量的对应结果。制冷剂类的功能划分5.这样用户只通过对制冷剂类的属性的读写，可灵活地实现对所需未知变量的计算，而不需关心其具体计算方法和过程，对底层模块的修改实现的对制冷剂类升级，不会给终端用户带来任何不便，体现了面向对象编程方法2.4模块功能及相互间的关系下面将具体介绍每类的功能以及各类之间2.4.1各模块的功能翅片类用于定义翅片的几何结构和物理特性；换热管类用于定义换热管的几何结构和物理特性；湿空气类用于计算湿空气的物性参数；制剂类用于计算不同制冷剂的物性参数；换热器类用于定义换热器的结构尺寸；蒸发器类用于定义蒸发器几何结构和仿真蒸发器的热质交换过程；冷凝器类用于定义冷凝器几何结构和仿真冷凝器的热质交换过程。　　2.4.2模块间的相互关系模块之间的功能结构主要有两种关系组合关系和继承关系。翅片类换热管类与换热器类之间的组合关系，6；蒸发器类冷凝器类与换热器类之间的继承关系，7.　　3软件的使用效果所开发的软件，己经成功地用于日本富士通将军空调公司。用该模型预测某房间空调器用蒸发器的性能，并与实验结果进行比较，换热量的*大误差2.5用于预测日本富士通将军空调公司的多连空调蒸发器性能预测，换热量的*大误差为5.6.相关技术己经申请了两项日本专利。　　李妖，陶文铨，康海军，等。整体式翅片管换热器传热和阻力性能的试验研究。机械工程学报，1997，331丁国良，张春路著。制冷空调装置仿真与优化。北京科学出版社，2001丁国良，张春路著。制冷空调装置智能仿真。北京科学出版社，2001