双级制冷系统最佳中间压力的计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com双级制冷系统最佳中间压力的计算[摘要]本文推荐了一个新公式可以用来计算带有中间冷却器的R一12翩冷系统的最佳中间压力。作者借助于数学方法建立了适合于较宽运行工况范围内最佳中间压力Pio与冷凝温度和蒸发温度之问的函数关系，其偏差在．卜4以内。这些结果与其他研究者发表的结果极其吻合。今已有很多学者曾探讨过并得fl5了确定最佧中问压力的汁算公式或方法。然而，．。这些公式或方法都离不开使用过热蒸汽图表，克什纳(Keshxx，anj)和拉斯托格(Rast)得}Ij的巾问压力计算式为：‘n／r2n+1]Pi

2、：(1+a)一、／_i⋯⋯(1)1吸气阀12放泄电磁阀：2汽体过滤器13加油阀3压缩机14低压压力表4冰冷电动机15高压压力表www.zhulong.com5排气阀16中间冷却器6冷凝器17热力膨胀阀7液阀18供液电磁阀8油冷却器19氟油分离器9油过滤器2O放油阀1O油回收用除雾器21排污阀11滤油器前后阀137’维普资讯http://www.cqvip.coml』Ifl：n为缩指数，1=[(h2一h3)+(h6一h)]／(h。一h。)⋯⋯(2)尽管如此，尚未有任何研究撒告提出对_】：给定的高、低压范围内确定对应于最佳运行工况的“a’’值。为

3、此，(1)式还不便于直接引『闷。另外，“a”值还被作为常数处理。这种假设是在将“a值视为与中间压力呈线性变化的基础上，F}1维门(Verma)和查兰(Charan)适当放宽并简化条件后得出来的。苏门纳(Sonmerai)根据求解最佳中间压力的达代法时双级制冷系统进行分析从而提出了图解法。虽然，哥斯勒(Gosnev．)研究过各种情况的双级制冷系统，但是，他并没有给出任何最佳中间压力的通用计算式。阿罗纳(Arora)和德赫尔(Dhar)推导了多级制冷系统通用的分析解法。然而，他们仅仅得出了三种特定工况下的最佳中问压力。在上面所提到的所有的研究论文

4、中，压缩功冉争最优化忽视了制冷量的确取决于中问压力这一事实。总而言之，上述方法都必需涉及到制冷剂的过热特性。这样一来，在目前的近似解法中，最佳中间压力只能按照最大制冷系数来确定。为此，就一个较宽运行工况范围而言，最佳中间压力的解法需要进一步采用一般的形式。www.zhulong.comr—，-s冈1鼓掌分析我们把制冷系统热力循环和设有中间冷却器的双级制冷系统一起绘制在同一张T—S图，睾·维普资讯http://www.cqvip.com上(图l所示)。对于R—l2制冷剂，在通常的多级制冷系统的运行工况下，与压缩功相比，图中过热三角区绝热膨胀功的

5、数量甚微(在0．3％以内)。比如说，对于一个大气压下蒸发温度T=243K和中间温度Ti=283．311K的运行工况，各参数值如下：hl=l74．2407kJ／kg，h=l98．5008kJ／kgSl=0．71765kJ／kg·k，S=0．17889kJ／kg·k根据(3)式可以求出：WL=24．2108kJ／kg以及w=h2一hl=24．2601kJ／kg两者相对偏差为0．2％(=100(w一w)／w)。因此，在计算W和W，时，可忽略不计过热三角区绝热膨胀功的大小，从而直接采用饱和状态的参数。由于饱和状态特性能通过简单函数关系来描述，上述假设

6、可以带来相当大的简化而又不致引起显著的误差。当然，这对于过热特性就不是十分精确了。根据上述假设，单位制冷量通过高、低压级压缩机HP和LP汽缸输入高、低压缩机的能量可以分别用图l中面积l一2一3—7—0和3—4一5—7来表示，也就是说，W=Ti(Sl—S)一(hl—h)⋯⋯(3)以及WH=T(S3一S5)一(h3—11)⋯⋯(4)设T1．为压缩机效率，则输入低压机的实际能量由下式决定：W．=[T；(S一S)一(hl—h)]／T1．⋯⋯(5)式中压缩机效率是根据参考文献7中采用最小二乘法得到的公式进行计算的，即：T1c=1．13623+0．1l3

7、289r一0．0334529r+486757×l0一。r。一213500×l0一。r‘⋯⋯(6)式中：r为压缩比。在中间冷却器中，一部分冷凝液体由于节流和冷却来自低压机LP汽缸的过热蒸汽而转变为蒸汽。这样一来，和低压机相比，就使得通过高压机汽缸的制冷剂质量流量堪多了。由通过中间冷却器的质量平www.zhulong.com衡和包括中间冷却器、：蒸发器及低压机LP在内的控制体的能量平衡得出：m3h5+qc+wLp．=m3h3⋯⋯(7)式中。q为单位制冷量，可由下式计算：q=hl—h⋯⋯(8)将(5)式、(7)式和(8)式联列求解得通过高压机HP汽

8、缸的制冷剂质量流量1113为：1113=CTi(Sl—S)／n．+(hl—h)(1一l／T1．)]／(h3一h5)⋯⋯(9)对于通过低压机汽缸的单位制冷剂质量流量来