第2期 空气制冷机制冷系数影响因素的分析 31

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1、第2期空气制冷机制冷系数影响因素的分析31、及单位制冷量相同时的无回玲空气制冷理论循环)，其中3J4、6r1为在回冷热交换器中发生的回热过程。由原理图分析易知，该循环的制冷效率e为：S图1无回冷空气制冷机理论循环图图2回冷空气制冷机理论循环T-$图一等()一-一(2)由式(1)、(2)知，回冷循环制冷系数￡与无回冷循环的制冷系数￡．一样，但从图2可知，在同样条件下回冷循环的冷凝压力P大大小于无回冷循环时的冷凝压力P，这就使得压缩机和膨胀机的功率大大减小，虽然循环的单位功仍然相等，但在实际循环中大大减小了压缩机和膨胀机中各种损失的绝对值，使实际回冷循环的制冷系数明

2、显高于实际无回冷循环。因此尽管回热过程的存在使摩擦阻力和局部阻力有所增加，并使膨胀机作功降低，压缩机作功升高，从而导致制冷系数下降，但从总体上看，其综台效应将提高该循环的制冷系数通过以上对空气制冷机理论循环制冷系数的分析可知，采用回冷循环的空气制冷机系统的综合性能优于无回冷循环的空气制冷机系统。3空气制冷系统实际循环的分析及其效率提高途径的探讨在实际循环系统中大多数都采用回冷循环，以下仅对实际闭式回冷直接冷却循环进行热力性能的分析，其循环热力原理图见图3所示，其中1—2—3—4—5—6—1为实际循环过程，1—2’一3—4—5’—一1为冷凝温度、蒸发温度相同时的等

3、熵循环过程。分析时作如下假设：1)空气当作理想气体处理；图3回冷式空气制冷机实际循环T-$图2)吸热、放热过程仍假设为等压过程；3)压缩、膨胀过程及其他过程中的阻力损失折算到进出口压力上去；4)传热温差预先考虑到空气制冷机工作温度和中，漏热损失折算到用冷装置的热负荷中去。低温工程2000年则该循环的制冷系数e。为Q．—，a_=百c(一)一cP△(一rs)生一△jr一一c(r一)一C(一rs)一(r一)一(一rs)式中——压缩过程等熵效率；——膨胀过程等熵效率。利用图3中另一理论循环l一2’—4—5’一1易知：’’=．=(4-AT)即’，’是循环压力比Pk／p。的

4、函数，而△7t是回冷热交换器效率的函数循环制冷系数可以表示成下述参数的函数形式：E：，(，，，To，，pk佃。)下面将各参数对制冷系数e。的影响作简要的分析：(3)(4)所以实际(5)(1)由图4可知，各效率的提高均使制冷系数增大，但膨胀机的等熵效率对制冷系数的影响最显著，因此提高膨胀机的效率对提高其制冷效率最有效；圉4备效率对制冷系数的影响图5冷凝温度对制冷系数的影响(2)由图5、图6可知，其他参数一定时，制冷系数随着环境温度的升高而减小，随着制冷温度的降低而减小，因此在条件许可和满足工况时尽量使环境温度较低而制冷温度较高；(3)由图7易知，存在着最佳压比Pk

5、／p使制冷系数最大。但实际上压力比对制冷系数的影响并不大，所以实际上在选择工作压力范围时，往往要综合考虑各方面的影响，尤其是用冷装置的气流组织情况，而不必过分强调最佳压力比／p。。4用于空调系统的空气制冷机效率提高的途径通常情况下空气制冷机制冷温度非常低，所以需要干燥设备来除去空气中的水分；而空调系统中制冷温度比较高，因此我们可以考虑在循环的适当阶段往空气中加入适量的水，利用水在循环过程中蒸发和凝结的气液两相变化，降低压缩功，增加膨胀功，并将膨胀后空气低温工程2B30韭即制冷系数￡很高。而对蒸发温度t。=10。C，冷凝温度fk=35。C的由两个等温和两个绝热过程

6、组成的蒸气压缩式制冷循环，其理论制冷系数￡为，283．15⋯～瓦葡西=蕾儿。∞LJ因此可见，在考虑水的蒸发和凝结影响时，在理论上空气制冷机的效率较高。由上可知，在空气制冷循环中加人水并考虑水的蒸发和凝结影响时，空气制冷机的制冷系数较高，并且从膨胀机出来的空气已经是温度较低的冷空气，可直接用于低温送风系统中，故在整个空调系统中无需再另外添置空调箱等空气处理设备，并且节省了空调设备费用、建筑费用等。从整个系统的经济性考虑，该循环还是有一定的经济价值的。5小结从上面的分析中，我们可以得出如下结论：(1)要提高整个制冷循环的效率，关键是要提高膨胀机、压缩机、冷却器及回热

7、器的效率，因此在整个循环中应采用高效率的膨胀机、压缩机和高效率的紧凑式换热器，而采用高效率的膨胀机是提高整个循环效率最有效的手段；(2)对系统的热力状态参数要进行合理的匹配，使其达到最佳运行工况；(3)对用于空调系统的空气制冷机，可在空气进行压缩前往空气中加人适量水，使空气成为过饱和湿空气，在整个循环中利用水的气液两相变化提高循环的制冷效率。参考文献l睾钢，李敏等编著空气制冷机北京：国防工业出版杜，19792是刚．采用平箔动压气体轴承透平膨胀机的小型空气耦冷机的研究：[学位论文。西安：西安交通大学19883沈维道，郑佩芝，蒋菠安编工程热力学(第二版)．北京：高等

8、教育出J颤杜．1983．