冷热不平衡对压缩装置的影响

　　通过对系统进行能量和分析，了解能量和可用能的损失情况，得到如何提高系统效率和减少系统损失的途径，对指导生产实际的能量利用具有重大的意义。*先美国的Reistad在1975年开始了能量和利用的研究以后，世界各地的学者也展开了对能量和？的分析研究。近二十年，？的概念已经引起了广大科学家、学者、工程技术人员的重视，并把其应用在各种热力过程和实用部门。如Jaber等研究了约旦运输部门的能量与？分析，Dincer等人分析了沙特阿拉伯运输部门的能量和利用。

　　地处粤西的港口城市湛江，水产品种类繁多，其中包括虾、鲍鱼等高档水产品。如何提高这些水产品的保存和保鲜，是提高这些产品的收入的关键性问题。由于世界各地对高品质深冷冻水产品的需求不断增加，水产品的深度冻结的保鲜技术，成为行销新鲜水产品采用的方法。近年来，湛江的水产品冷冻加工厂如雨后春笋般成长起来，粗略统计就有两百多家，这些加工厂常采用氨制冷系统进行水产品的深冻结加工，为当地水产品打出国际市场跨出了新的一步。

　　氨制冷剂是一种对环境无害的环保型自然工质，它的臭氧破坏系数ODP为0，全球变暖GWP为0.由于氟里昂的限制和禁用，氨被国际社会重新认识和评价，各地学者又展开了对氨的研究。

　　Bjrn Palm研究了氨在低容量制冷和热泵系统中的应用，段焕林，等人研究分析了氨在制冷空调领域的安全应用，Zornitza Kirova-Yordanova对工业氨合成过程进行了分析，A. Vidal等人分析了混合功率的制冷循环，Afif Akel Hasan等人用**和第二定律分析了太阳能制冷系统，K. Cizungu等人性能比较了氨蒸汽喷射式制冷系统，I. Horuz等人对蒸汽吸收制冷系统进行了实验研究，Andy Pearson分析了氨在空气调节系统的应用的可行性ega Hrnjak等人对空气冷却冷凝器和板式蒸发器的典型氨制冷进行了实验研究。而国际上已发表的关于冷库中氨蒸气压缩制冷循环系统性能评价的文献很少。

　　本文以热力学两大定律为基础，采用？分析的方法，分析了一定环境温度条件下，系统存在过冷度和过热度的情况下，过冷度和过热度变化对系统循环性能和？效率的影响，以及冷库中氨蒸汽压缩制冷循环系统各部件的？损失。用？效率和制冷系数作为改进、优化制冷设备和系统的目标函数，提出了改进措施，为冷库系统的优化设计和性能评估提供理论依据，具有重要的经济意义。

　　1系统为了使研究的问题简化，假设冷库氨蒸汽压缩制冷系统始终在稳定流动的工况下运作，压缩机进行的是不可逆绝热压缩，氨在蒸发器和冷凝器的出口均为饱和状态，氨在系统管道和部件中的压力降，除了考虑蒸发器和冷凝器的压力降外，其他均忽略不计。

　　图中的封闭的曲线123451即为冷库的实际制冷循环曲线，它的工作原理是：氨饱和蒸汽5从蒸发器出来，经过管道过热过程5－1后，进入压缩机进行绝热压缩过程1－2，压缩终了的氨过热蒸汽2，进入冷凝器进行冷凝过程2－3，冷凝后的饱和氨液，进入节流阀进行节流降压3－4，节流前后焓值相等，温度大幅地降低后，进入冷库冷间的冷却设备即蒸发器，进行蒸发冷却，过程4－5.由于压缩机气缸存在着摩擦，实际压缩过程1－2与理想绝热压缩过程1－2s相比消耗更多功；由于管道中存在着摩擦，在冷凝器中的实际过程2－3与理想定压放热过程2－3 P相比，具有一定的压力降；由于管道中存在着摩擦，实际的吸热蒸发过程4－5与理想定压吸热过程4－5 P相比，具有一定的压力降。

　　系统过程的？损失，kJ/s Ex inDD流进系统的物质流所具有的？，kJ/s Ex outDD流出系统的物质流所具有的？，kJ/s QDD系统与恒温热源T交换的热量，kJ/s WDD系统与外界交换的功量，kJ/s TDD恒温热源的温度，K T 0DD环境温度，K其中，物流所具有的？可表达为（5）h，sDD1┧物流所具有的比焓和比熵，kJ/kg，kJ/（kg？K）；h 0，s 0DD1┧物流在环境状态所具有的比焓和比熵，kJ/kg，kJ/（kg？K）；。mDD工质的质量流量，kg/s利用以上各式可导出冷库氨蒸汽压缩制冷循环系统各部分的设备的？损失，如下：压缩机的？损失：）（1 2 0。

　 （12）3计算结果及结果分析编译程序对冷库的氨制冷系统的能量和？进行分析计算，计算结果如～9所示，输入的数据如下：制冷剂氨的质量流量m=1┧/s；压缩机的等熵效率ηcomp =80%；环境温度30℃；蒸发温度t z = -15℃；冷凝温度t con =32℃；蒸发器压力降20kPa；冷凝器压力降10kPa；库内温度-2℃。首先在冷凝器出口无过冷的，管道过热度为3℃的情况下，进行计算；然后，在冷凝器出口无过冷的情况下，改变管道过热度，T sh =0～20℃进行计算；*后，在管道过热度为3℃的情况下，改变冷凝器出口过冷度，T sc =0～20℃进行计算。

　　表示的是过冷度和过热度不变的情况下，系统的可用能、冷量？和？损失的情况，由图可见，从压缩机输入的循环净功，除40％左右作为冷量？为可用部分外，剩下的60％左右的能量分别在冷库系统的各设备中损失掉，其中，蒸发器的？损失*大为21.27%，其次为压缩机和冷凝器的？损失，为15％左右，节流阀的？损失较小，为7.38%，管道过热的？损失*小，仅为0.35%.

　　说明了系统无过冷，管道过热度变化时，系统各设备的？损失和的冷量？关系。则表示各设备的损失百分数随管道过热度的变化关系。当系统管道过热度从0～20℃变化时，冷量？保持128.85kJ/s不变，蒸发器和节流阀的□损失也保持不变，分别为67.76 kJ/s和22.98 kJ/s，压缩机的损失稍有增加，从48.75 kJ/s到49.17 kJ/s，管道过热的？损失从0增加到5.88 kJ/s，冷凝器的？损失增加*多，从46.31 kJ/s增加到65.08 kJ/s.而随着管道过热度的变化，在百分数方面，蒸发器、压缩机和节流阀的？损失百分数均呈减少的趋势，其中蒸发器的百分数减少*多，其次是压缩机和节流阀的；冷凝器和管道过热的损失百分数则呈增加的趋势，其中冷凝器的增加*多，有6％左右。随着过热度的增加，系统各设备的？损失百分数的排序发生了变化，主要是压缩机和冷凝器的损失百分数的排序，在过热度在小于约3℃以前，压缩机的？损失百分数大于冷凝器的，在过热度大于3℃以后，压缩机的？损失百分数反而小于于冷凝器的。

　　说明了系统管道过热度为3℃，冷凝器出口过冷度变化时，系统各设备的损失和的冷量关系。则表示各设备的？损失百分数随冷凝器出口过冷度的变化关系。当系统冷凝器出口过冷度从0～20℃变化时，压缩机和管道过热的？损失保持不变，分别为48.79 kJ/s和1.12 kJ/s；冷凝器的？损失稍有减少，从48.99 kJ/s到47.16 kJ/s，节流阀的？损失减少较多，从22.98 kJ/s到8.15 kJ/s；而蒸发器的？损失有所增加，从67.76 kJ/s到73.14 kJ/s，冷量？增加较多，从128.85 kJ/s到140.13 kJ/s.

　　而随着冷凝器出口过冷度的变化，在百分数方面，除节流阀？损失百分数减少外，其他设备的？损失百分数均呈增加的趋势。其中，蒸发器的？损失百分数增加*多，其次是压缩机和冷凝器，*小的是管道过热度的。随着过冷度的增加，系统各设备的？损失百分数的排序基本保持不变。

　　分别表示了系统的COP值和系统？效率随管道过热度和冷凝器出口过冷度的变化关系。随着系统管道过热度的增加，系统的COP值从3.47到3.21，和系统的？效率的值从40.95到31.93，均呈减少的趋势；随着冷凝器出口过冷度的增加，系统的COP值从3.43到3.73，和系统的？效率的值从40.46到44.0，均呈增加的趋势。在相同温度的变化范围0～20℃内，从值的变化程度上看，冷凝器出口过冷度的影响比管道过热度的影响稍大一些。

　　4结论本文在环境温度一定的条件下，管道过热度和冷凝器出口过冷度变化的情况下，分别对冷库氨压缩蒸发制冷系统进行了能量分析和？分析，得出以下结论：（1）系统输入循环净功中，只有40％左右为冷量？，其余60％左右均在系统各设备中损失掉，可见优化系统，减少损失势在必行。

　　（2）随着管道过热度的增加，系统冷凝器的？损失增加*多，系统总的？损失增加，而冷量不变，循环净功增加，系统的COP值减少，系统的？效率也减少。可见，管道过热度越大，对系统也越不利。提高系统性能，过热度越小越好。

　　（3）随着冷凝器出口过冷度的增加，系统节流阀的？损失减少较多，系统总的？损失减少，而冷量增加，循环净功不变，系统的COP值增加，系统的？效率也增加。可见，冷凝器出口过冷度越大，对系统也越有利。提高系统性能，过冷度越大越好。

　　（4）随着管道过热度变化时，系统各设备的？损失百分数的排序发生了变化，主要表现在压缩机和冷凝器上。而随着冷凝器出口过冷度变化时，系统各设备的？损失百分数的排序基本保持不变。

　　（5）但是管道过热度和冷凝器出口过冷度在相同的温度变化范围内，从值的变化程度上看，冷凝器出口过冷度对系统COP值和？效率的值的影响比管道过热度的影响稍大一些。