开式蒸发压缩制冷系统的空气调节和冷水制冷

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1、水冷开式空气—蒸汽压缩制冷空调系统摘要这篇文章介绍的是开式蒸发压缩制冷系统的空气调节和冷水制冷，并通过性能模拟来证实它的可行性。窄点技术运用在表面换热器的换热分析中，夹点处的温差选择为60C。它的冷冻主要依靠空气和水蒸气，比一个常规的空气循环更有效，涡轮机的使用使它成为可能。这个系统能利用冷水制冷，而不能直接利用来进行冷却空气。并且，这个系统的热减弱可以用来把冷水加热到33--400C。COP的灵敏度分析用ηc和ηt表示，而且模拟结果显示了这个系统的T4、T7、T8、q1、q2和Wm。这个模拟结果显示这个系统的COP主要依靠T7、ηc和ηt而且随着T3或Twet的变化而变化，这个循环在

2、一些区域里是可行的，虽然这个COP对轴流式压缩机和涡轮机的效率很敏感。在这个系统中的最适度的压力比越低，会引起轴流式压缩机更低的级数。调整轴流式压缩机的转速能够轻易地控制压缩比，质量流率和制冷量。这个系统的采用将会使空调室更加舒适，而且由于获得非常低的空气温度，所以降低了初期投资。对于中央空气调节来说湿空气是一种理想的工作流体，而且可以免费地利用。由于在涡轮机前利用冷水冷冻空气使得这个系统效率更高。另外，窄点技术是分析湿空气与水进行热交换的好方式。关键词：涡轮机空气循环空气调节天然工作流体冷却夹点技术引言当从给水系统和地下水得到的水温是170C而且再次充装地下水可以更低时，在中国中部的

3、夏天室外温度能够达到38-400C。这些水域对人类太冷以至于在旅店不能直接用来沐浴，而且沐浴用水一般通过锅炉加热。如果这些水习惯用来直接冷却空气调节系统的空气，由于小的温差和大的耗水量它就不会有什么效率。以前空气压缩制冷循环系统被研究了很长的时间。在冷冻过程中一些缺点阻止了空气被用来当作工作流体。这些包括低量制冷量可能需要一个大的压缩机和低压的COP，因为压缩机和扩展器的低效率。1930年CFC的发明后，人类很少注意空气压缩制冷。最近，作为臭氧层被CFC破坏的结果和环境防护的压力，研究空气制冷循环已经受到更多的注意了。空气循环的最佳方案是通过利用有限时间热力学或熵最小化来实现的。术语B

4、湿空气压力PaR气体常数kJ/kg.KD湿空气的湿度比kJ/kgn指数H湿空气的焓kJ/kgP压力Pa下标T温度K/℃air干空气Twet湿球温度K/℃vapor湿空气中的水蒸气Wc压缩机的理想输入功Pas饱和的Wt涡轮机的理想输出功kJ/kglast上次Wm系统消耗的实习作业kJ/kghot热水流ηc压缩机的效率cold冷水流ηt涡轮机的效率w水随着航空工业的发展，高效率的轴流式压缩机和涡轮机已经变成了现实。现在，单级轴流式压缩机和涡轮机的停滞等熵效率可以达到0.88-0.91。现今，高速率的未来空中导航系统已经运用在了常规空气调节系统中了。然而，以上对空气压缩制冷循环和内流式涡轮机

5、的研究中工作流体中的水蒸气没有被考虑过，而且惯用的设备是离心压缩机和内流式涡轮机，这些都是比轴流式压缩机和涡轮机的效率低。从高压湿空气中萃取的水的含量能够达到18-30g/kg，而且从压缩蒸气中分离出来的潜热的数量大约是45-75kj/kg，空气中的过盛的显热为30-50kj/kg。霍和李介绍的在1992年空气调节系统中的一种轴流式空气蒸汽组成制冷系统，在这一系统中湿空气是工作流体而且轴流式压缩机和涡轮机已经被使用，但是迄今为止这些都没有引起人们的注意。霍和张介绍了一个轴流式空气蒸汽组合制冷系统，是通过循环水冷冻的空气调节系统，参考【14】。在这个系统里的湿空气是工作流体，起用一个轴流

6、式压缩机和涡轮机同时通过循环水冷却湿空气。这篇文章通过性能模拟来证实它的可行性同时也显示出了它的优点。这些包括简单空气调节系统的可行性；降低空气调节的系统的初期投资数量；是空调室更加舒适。这篇文章的目的是为了介绍一个开式系统，叫做空气调节开式空气水蒸气组合制冷系统同时通过冷水冷冻热水，并且通过模拟实验进行性能模拟。在这个开式空气水蒸气制冷循环系统中，利用的水是从给水系统和地下水中抽取的。因此，我们可以在涡轮机之前得到一个低的湿空气温度。另外，冷水被加热用来沐浴。系统在焓熵图中和电路图中显示的空气调节开式空气组合制冷系统和冷水冷冻热水过程显示在图1中。图1.在焓熵图上的表示和开式空气压缩

7、制冷系统的回路室外空气被吸进雾化室，在3中跟一些上等液滴冷冻成饱和空气接着通过一个轴流式压缩机进行压缩。在4中可以获得压缩空气的流量高温T4和高压P4。接着，在4处的压缩气体在7处被冷冻成饱和气体，温度为T7。接着，在7处的饱和空气的温度为T7是通过在轴流式压缩机出口后的热交换器表面的冷冻水、地下水得到的。一些压缩蒸汽和蒸汽的潜热从4释放到7.接着，在7处的饱和蒸汽在涡轮机中膨胀冷却到8处的冷空气。在8处的冷空气接着通过管道输送到空调室。冷冻水