蒸汽压缩式水冷机组的双冷凝器热回收及其拥分析1

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1、蒸汽压缩式水冷机组的双冷凝器热回收及其拥分析ri前评价制冷机组的能耗性能的指标仃两个：COP或EER。G沪和财的值代农了制冷机组在某•工作状态下单位能耗所产出的冷呈。但这两种指标是以能暈守恒定律为出发点的，将不同质和量的能量等量齐观。如果站在第二定律的角度來看，它们掩盖了能暈转换过程的木质，并不能反映制冷机组能源消耗的真实情况。制冷暈与输入能量之间的质和量是不等价的⑴。对丁•制冷机来说，冷量的做功能力很低，只是低质能，而输入能量-•般是化石能源或电能，几乎町以全部转化为功，是高质能。从能级的观点看，能源利

2、用的•个原则就是能级匹配，使产出能与投入能的品质尽量接近。显然，如果用高质能源来牛产低质能源是不合算的。从这一点来说，制冷机组的节能潜力还是有很人的。如果我们川拥分析方法来考察制冷机组的能源消耗情况，就可以找出节能的有效方法。拥是以热力学第-•和笫二定律为星础的，包含了能量的质和量两个方而的信息，是能量定价的基础。不同质和量的能量在拥分析力•法的基础上可以相W比较。节能的本质就是节拥和梯级用拥⑶。2模型分析空调系统中制冷机组的功能是通过排除建筑内部多余的得热量来实现其热舒适性。制冷机组节能的途径从根本上还

3、必须去机组内部寻求。空调制冷机纽的原理是逆卡诺循环。对于水冷蒸汽压缩式机组而言,制冷的原理如图5所示〔⑷。2—3’—4—4’—5—1曲线表示理论制冷循环流稈。1’—1"—a—b—c—2Z—3—4—4—1z曲线代表实际的制冷循环流程。理论循环与实际循环的这种岸别是有多种原内引起的，例如丿k缩机对外传热及运动摩擦、进气阀和排气阀的节流作川.蒸发器和冷凝器以及导管的传热和摩擦等等。1'—1n—a—b—c—2z—3—4—4’一5’一1曲线所围成的区域的而积与输入功率伊成止比,9—c—2—3’一4—4’一6—9曲线

4、所未成的区域的血积与冷凝热厶成止比。在4’过程中,蒸发器从冷冻水中吸收热量0”，同时制冷剂变为气态,这©就是制冷机组产牛的制冷量。7-C—d—2Z-3—3Z曲线代表冷凝器中制冷剂向冷却水发出热量么的过程。冷却塔屮冷却水的进出口温差一般为5—7°Co一般说来,冷凝热久人约是蒸发热0”的1.2倍。因此冷凝热是很丰富的，其品位很低。压缩过程a一b—c，需要消耗输入功以电动水冷蒸汽压缩式制冷机组为例，考虑机组整体的拥流，不考虑机组内部各部件的拥流。制冷机组的拥流和能流模型町以简化如图1和图2所示(能流和拥流的方向

5、为假设)。按照热力学第一定律，能流过程中冷凝热么等丁•蒸发热血与输入功率之和。在拥流过程中，输入功率拥W转换为冷量拥爲,和热量拥氏”分别送往用八末端和冷却塔。3热力学分析由丁•将制冷机组作为一个整体考虑。拥的概念是均研究对象所处的环境密切相关的，在分析时将制冷机组及其周用的环境划分为一个系统，不考虑制冷机组内部的拥流和能流。3.1能流分析对于任何系统，热力学第一定律总是成立的，一次可建立如下方稈：(1)(2)3.2拥流分析按照热力学第二定律，系统的拥总是在不断的减少过程中，因此有：等号在可逆工况下成立，而

6、在实际运行工况下，系统总是朝着嫡增的过程进行，也就是拥不断减少3。(4)(5)工作介质一水，无论是冷冻水还是冷却水，都是难压缩介质。热力学方程总是成立的，而，tl63o因此我们可以认为。二6V=C,C为定值比热。(13)(14)对以用两个拥效率来表征制冷机组的热力学完善程度，一个是普遍拥效率，另一个是目的拥效率⑷。和用以下两个表达式表达(15)(16)普遍拥效率表征了制冷机组能量转换过程中代价拥有多少转化为产出拥。越人，表明机组的拥损失越小，机组的性能也越好。H的拥效率则表征了代价拥中有多少转化为产品拥，

7、表明了制冷流程的合理程度。越大，表明产品拥的产率越大。和越高越接近，机组性能也越好。如果仔细地分析了和、熬发器和冷凝器水侧拥流，就可以真正找到空调冷热源节能的途径。3.3两级冷凝热回收原理在很多公共建筑中，生活热水•般是由热水锅炉供应单独的。按照国家标准，牛活热水的出水温度范围-般在40°C〜45°C。而换热器设计出水温度达到60°Co生活热水锅炉般都会按照丿力年最不利用水条件选取，•般冬季用水量最大，而夏季用水量很小。因此在夏季•方而锅炉在很低的效率下运行，另…方而人量空调冷凝热被直接排放掉To能不能垃

8、接利用制冷机组的冷凝热生产生活热水呢？在图6中，制冷剂在c点的温度一般都会65°C以上波动。如果在压缩机和冷凝器Z间加一个热交换器(原理如图3焜线所示)，那么就可以吸收人量的冷凝热来生产牛活热水。从这个外加的热交换器出来的制冷剂的状态是汽一液混合物，处丁•如图6所示的x点。汽一液混合物在冷凝器中进一步冷凝到Q点。改造前冷凝负荷为：(17)改造后，外加热交换器的热交换量为：(⑻冷凝器的负荷变为：(19)山此可见，制冷剂的冷凝焙降