浅谈工况变化对制冷系数影响

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1、浅谈工况变化对制冷系数影响全球资源紧缺和能源危机愈演愈烈，如何通过提高制冷设备的制冷系数来节约能源，是摆在整个制冷空调产业面前的一个重要任务。本文从提高制冷系数的角度出发，综合分析了通过改变单级蒸汽压缩式制冷循环的运行工况来提高制冷系数的方案，以期为相关研究提供参考。一、蒸汽压缩式制冷循环原理分析工况变化对制冷系数的影响，应以制冷循环原理为基础。现以单级蒸汽压缩式制冷理论循环为例，通过压焙图（本文都以R22为例）分析其理论循环的4个过程（如图1）。1•蒸发过程4-1为低温低压的液态制冷剂在蒸发器中定温tO、定压P0吸热沸腾汽化的过程。空调工况规定：R22的蒸发温度为5°C

2、o2.定炳压缩过程1-2为压缩机的干压缩过程。假定压缩过程是定炳的，即压缩机的入口和出口处蒸汽的状态点1和2位于同一条等爛线上（s2二si）。蒸汽经压缩后，压力由pO升至PK,温度由tl升至压缩机排气温度t2。由图1可见，t2>tk,压缩机出口处蒸汽是过热蒸汽。根据压焙图及能量守恒，制冷压浅谈工况变化对制冷系数影响全球资源紧缺和能源危机愈演愈烈，如何通过提高制冷设备的制冷系数来节约能源，是摆在整个制冷空调产业面前的一个重要任务。本文从提高制冷系数的角度出发，综合分析了通过改变单级蒸汽压缩式制冷循环的运行工况来提高制冷系数的方案，以期为相关研究提供参考。一、蒸汽压缩式制冷循

3、环原理分析工况变化对制冷系数的影响，应以制冷循环原理为基础。现以单级蒸汽压缩式制冷理论循环为例，通过压焙图（本文都以R22为例）分析其理论循环的4个过程（如图1）。1•蒸发过程4-1为低温低压的液态制冷剂在蒸发器中定温tO、定压P0吸热沸腾汽化的过程。空调工况规定：R22的蒸发温度为5°Co2.定炳压缩过程1-2为压缩机的干压缩过程。假定压缩过程是定炳的，即压缩机的入口和出口处蒸汽的状态点1和2位于同一条等爛线上（s2二si）。蒸汽经压缩后，压力由pO升至PK,温度由tl升至压缩机排气温度t2。由图1可见，t2>tk,压缩机出口处蒸汽是过热蒸汽。根据压焙图及能量守恒，制冷

4、压缩机的单位压缩功等于制冷剂在压缩机的出口与进口焙值之差，即wc=h2-h1o2.冷却冷凝过程压缩机排出的过热蒸汽进入冷凝器后不能立即冷凝，而是先经2-a的定压(pk)冷却过程，至点a温度降到tk,才能开始冷凝。a-3为制冷剂蒸汽的定温定压放热冷凝液化过程，湿蒸汽的干度逐渐减小，至点3完全液化为制冷剂饱和液。空调工况规定：R22的冷凝温度为40°Co4•绝热节流过程3-4为液态的制冷剂经节流装置的绝热节流过程。由于绝热节流前后制冷剂的焙相等，因此节流装置入口与出口处制冷剂的状态点3和4位于同一条等焙线上(h3=h4)o经节流后，制冷剂的压力和温度由pk、tk降至pO、tO

5、,然后再进入蒸发器蒸发，得以循环制冷，实现单级蒸汽压缩式制冷循环。在制冷理论循环中，制冷剂在节流前没有过冷。5.单级蒸汽压缩式制冷循环相关概念(1)理论上将每千克制冷剂在蒸发器内吸收的热量作为单位质量制冷量：qO二hl-h4。(2)理论上假定压缩机做定炳压缩，单位压缩功：wc=h2-h1o(3)理论制冷系数：e=q0/wco二、工况变化对制冷系数的影响及提高制冷系数的可行方案由制冷理论循环的压焙图及制冷系数的计算公式：e=qO/wc,得出制冷系数受制冷压缩机的实际运行工况——蒸发温度、冷凝温度、过冷温度等的影响，现从这三方面进行分析。1•蒸发温度的影响如图2所示，比较两个

6、单级压缩理论循环1—2—3—4-1和1’一2’一3’一4’一1’o这两个循环的冷凝温度tk相同，它们的蒸发温度、单位质量制冷量和单位压缩功分别为tO、qO、wc和tO'、qO'、wc'。由图2可见，tO'>t0、qO'>q0、wc'e=q0/wc。这表明提高蒸发温度可提高制冷系数。(1)现状分析。空调在空调工况下工作，即冷凝温度4(TC、蒸发温度51,通过压焙图计算得理论制冷系数为5.7o(2)改进方案及效果。保持冷凝温度4CTC不变，蒸发温度提高至8.5°C,经计算理论制冷系数可达6.3,同比升高10.5%。本方案适用于车间、工厂、网吧

7、等。目前电子厂普遍使用13.5°C的冷冻水，但它是通过二次换热得来的，换热过程中有冷量损失，显然不经济。如果通过提高蒸发温度直接提供13.5°C的冷冻水(8.5°C的蒸发温度，取5°C的传热温差就可直接获得13.5°C的冷冻水)，不仅可以提高制冷系数，还简化了冷水系统，节省了二次换热的相关设备(主要是板式换热器)。（3）注意事项。在满足制冷要求的前提下，应尽可能采用较高的蒸发温度。提高蒸发温度不仅可以提高制冷系数，还可减少或避免冷凝水的产生，为电子厂消除隐患。2.冷凝温度的影响如图3所示，比较两个单级压缩理论循环1—2—3—4