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1、制冷空调RefrigerationAirConditioning专题研讨与电力机械&ElectricPowerMachinery三工况冷热水机组的运行特性研究杨帆,姚杨(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:提出了将蓄冷技术与热泵技术结合,具有制热、空调、蓄冷三种功能的三工况冷热水机组;在低温冷水机组的基础上,设计出了三工况冷热水机组的流程,并对机组进行建模分析,得出三工况冷热水机组在不同工况下的运行特性。关键词:冷热水机组;三工况;运行特性中图分类号:TU83文献标识码:A文章编号:1006-8449(2007)06-0008-040引言在过去的
2、几十年里,蓄冷技术与热泵技术均蓬勃调工况、蓄冷工况下,蒸发器出水用来实现制冷与蓄发展,但这两种独立的技术都具有一定的局限性。蓄冷;制热工况下,冷凝器出水用来实现供暖。各个工况冷技术只能应用于夏季空调季节,可起到削峰填谷的下各阀门的开闭情况详见表1。作用,它无法提供冬季的采暖,对于具有采暖需求的用户来讲,该项技术显得无能为力。同样,热泵技术虽然可以同时提供冬季采暖和夏季制冷,但却无法在夜间电力低谷段蓄积冷量,以起到削峰填谷的功效。综上所述,蓄冷与热泵的有效结合,即三工况(蓄冷工况、空调工况、制热工况)冷热水机组在未来会有很大的发展空间,具有很好的经济效益与市场。1样机设计图1
3、为三工况冷热水机组流程图。根据三工况冷图1三工况冷热水机组流程热水机组的自身特性,压缩机选用双螺杆压缩机,节1-蒸发器2-压缩机3-油分离器4-油冷却器5-冷凝器流装置选用双热力膨胀阀(制热、空调工况共用一个6-贮液器7-空调、制热用热力膨胀阀8-蓄冷用热力膨胀阀CPC-旁通能量调节阀CPR-恒压调节阀V1、V2-电磁阀热力膨胀阀,蓄冷工况使用另外一个膨胀阀),冷凝V3~V10-阀门器、蒸发器均采用高效换热管。以制冷量200kW设计样机。对于大型机组,空调工况、蓄冷工况与制热工况2数学模型建立的转换主要根据机组外管路阀门的转换得以实现。空本文对压缩机采用相对简单的建模方法,
4、即采用表1各个工况下各阀门的开闭情况Oakdale公司出品的DataFit数据分析软件,对选定的工况V1V2V3V4V5V6V7V8V9V10压缩机,由厂家给定的性能样本进行回归拟合,建立压空调开关关开关开关开关开缩机特性与输入参数(蒸发温度、冷凝温度)之间的关制热开关开关开关开关开关系。从本质上看,这是一种系统辨识的建模方法。采用蓄冷关开关开关开关开关开分区集中参数法建立换热器的数学模型,将冷凝器分No.6/20078总第118期第28卷RefrigerationAirConditioning制冷空调专题研讨&ElectricPowerMachinery与电力机械为过热气
5、体、两相流体和过冷液体三个区段,将蒸发器空调工况下当冷凝器出水温度tc=30℃,制冷量、[1]分为两相流体和过热气体两个区段。热力膨胀阀采COP值随蒸发器出水温度变化如图3。三工况冷热水用力平衡法建模。机组制冷量模拟值与样本值相对误差在1.28%～三工况冷热水机组系统循环示意图如图2a),系3.54%,模拟值相对样本值略高一些。但由于选取不同统循环lgp-h图如图2b)。厂家的螺杆式压缩机,本文样机消耗的功率较样本偏高一些,因此COP的模拟值比样本值偏低,模拟值在4.12～4.89,样本值在4.42～4.86。制热工况与蓄冷工况下,样机模拟值与实机的样本值各性能参数也均比较
6、相似,相对误差均在10%以内。通过比较,从一定程度上证明,模拟值的可靠性与准确性。3.2空调工况下性能分析图4为空调工况下,制冷量、COP值在不同冷凝器出水温度tc=25～40℃下随蒸发器出压缩机模型:(mcom,h2,N)=F(1te,h1,tc)(1)水温度的变化。冷凝器模型:(mcon,Qc)=F(2tc,h2,h3)(2)在相同蒸发器出水温度下,制冷量随着冷凝器出膨胀阀模型:(mthr,h4)=F(3tc,h3,te)(3)水温度的升高而降低,冷凝器出水温度每升高5℃,制蒸发器模型:(meva,Qe)=F(4te,h4,h1)(4)冷量平均降低14.5kW,降低7%
7、左右。在相同冷凝器式中mcom,mcon,mthr,meva—压缩机、冷凝器、膨胀阀和出水温度下,制冷量随蒸发器出水温度的升高而升高,蒸发器的制冷剂流量,kg/s;蒸发器出水温度每升高1℃,制冷量平均增加8.3kW,N—压缩机消耗功率,kW;增加4%左右。Qc,Qe—冷凝器热负荷和蒸发器制冷量,kW;tc,te—冷凝温度和蒸发温度,℃。在建立系统各主要部件模型的基础上,通过质量平衡、压力平衡和能量平衡使各部件模型有机结合起来构成机组的仿真模型。3模拟分析3.1样机与实机的比较目前国内极少数的厂家生产三工况冷热水机组
