蒸汽压缩式水冷机组的双冷凝器热回收及其拥分析

《蒸汽压缩式水冷机组的双冷凝器热回收及其拥分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、蒸汽压缩式水冷机组的双冷凝器热回收及其拥分析龚光彩常世钧马扬曾巍林鑫摘要：本文在拥分析的基础上提出了制冷机组双冷凝器设计和冷凝热焓差再分配的概念。以某饭店的一台电动蒸汽压缩式水冷制冷机组为例综合分析了进出机组的能量流和拥流。分析结果显示蒸汽压缩式制冷机组的拥损失源于蒸汽压缩制冷原理固有的缺陷，冷凝排出的热是机组主要的拥损失之一。在简要分析了已提出的各种冷凝热回收理论和技术的特点的基础上，提出了一种空调系统节能的新方法，采用两级冷凝直接回收制冷机组的冷凝热，并以此为依据对该宾馆的制冷机组进行了改造。实验表明改造后该饭店热力站系统的能耗显著降低，并且

2、与改造前相比机组的性能得到改善。关键词：制冷机组双冷凝器热回收1前言　　目前评价制冷机组的能耗性能的指标有两个：COP或EER。COP和EER的值代表了制冷机组在某一工作状态下单位能耗所产出的冷量。但这两种指标是以能量守恒定律为出发点的，将不同质和量的能量等量齐观。如果站在第二定律的角度来看，它们掩盖了能量转换过程的本质，并不能反映制冷机组能源消耗的真实情况。制冷量与输入能量之间的质和量是不等价的[1]。对于制冷机来说，冷量的做功能力很低，只是低质能，而输入能量一般是化石能源或电能，几乎可以全部转化为功，是高质能。从能级的观点看，能源利用的一个原

3、则就是能级匹配，使产出能与投入能的品质尽量接近。显然，如果用高质能源来生产低质能源是不合算的。从这一点来说，制冷机组的节能潜力还是有很大的。如果我们用拥分析方法来考察制冷机组的能源消耗情况，就可以找出节能的有效方法。拥是以热力学第一和第二定律为基础的，包含了能量的质和量两个方面的信息，是能量定价的基础。不同质和量的能量在拥分析方法的基础上可以相互比较。节能的本质就是节拥和梯级用拥[3]。2模型分析　　空调系统中制冷机组的功能是通过排除建筑内部多余的得热量来实现其热舒适性。制冷机组节能的途径从根本上还必须去机组内部寻求。空调制冷机组的原理是逆卡诺循

4、环。对于水冷蒸汽压缩式机组而言，制冷的原理如图5所示[14]。1─2─3′─4─4′─5─1曲线表示理论制冷循环流程。1′─1″─a─b─c─2′─3─4─4′─1′曲线代表实际的制冷循环流程。理论循环与实际循环的这种差别是有多种原因引起的，例如压缩机对外传热及运动摩擦、进气阀和排气阀的节流作用、蒸发器和冷凝器以及导管的传热和摩擦等等。1′─1”─a─b─c─2′─3─4─4′─5′─1曲线所围成的区域的面积与输入功率ason、.Ying、K.C.Toh[24][25]等人针对家用空调进行了相关实验研究和分析，在夏威夷地区进行了大规模推广[26]

5、，研究和推广结果显示其节能效果非常显著。国内外一些空调设备制造商研制出了可回收冷凝热的双管束冷凝器制冷机组（如图5），该方法只能回收部分高位冷凝热。按拥的梯级利用原则来看，目前已经存在的回收冷却水废热的技术和双管束冷凝器热回收技术都是有缺陷的。3.4实例分析　　为了验证以上构思，我们选择长沙市某四星级饭店一台四机头活塞式制冷机组为对象，制冷剂为R22。我们根据对该机组的拥分析结果于2001年对其进行了改造。该制冷机组常年每天24小时运行。同时全年由热水锅炉负责供应生活热水。夏季该锅炉容量严重超大。改造后该锅炉夏季关闭。　　改造过程中，我们在每个压

6、缩机的排气口与冷凝器之间增加了一个生活热水生产部件，其核心是一个热交换器。该部件通过吸收压缩机排气的部分冷凝热提升热水温度来生产生活热水。改造后该部件每小时生产50℃的热水6吨，热水温升30℃。经计算热水拥增Elth为5.93KW。　　热水吸收的热量与热水拥增值差等于从冷却水中吸收的芜。我们分析了改造前后制冷机组的COP和、。COP的定义改造前为制冷量与输入功率之比，改造后为制冷量和热回收量之和与输入功率之比。测试时间是2000年9月和2001年9月。所有测试数据都经过处理后图示在图7至图16中。图中平均室外温度指测量时段内的室外平均温度。4结果

7、与讨论4.1COP、拥效率的变化趋势　　无论改造前还是改造后，和都不是很高，其原因有三：一、蒸发器和冷凝器的换热温差太大；二、管路阻力和节流效应；三、散热和热排放。改造前目的拥效率在6.6%至12.5%之间波动，改造后在11.5%至16%之间波动。改造前普遍拥效率在12%至20%之间波动，改造后在16%至24%之间波动。这说明制冷机组的能源利用程度很低，节能的潜力还很大。COP的波动在改造前为1.5至2.3之间，改造后在2至3.2之间，说明改造后继续性能得到改善。改造前后和、COP的变化基本与平均室外温度的变化相似。这是因为制冷负荷与拥是与室外环

8、境温度紧密联系的。总的来说改造后COP、和都升高了，这是因为改造后，产品拥增加了，而输入拥增长不大。因此制冷机组的直接和间接节能效应都提