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冷凝温度对小型冷水机性能的影响

                                                                       冷凝温度对小型冷水机性能的影响  

 关键词:小型冷水机,冷凝温度,蒸发温度, 制冷系数
       
小型冷水机的运行效率受蒸发温度和冷凝温度的影响,蒸发温度一定时,冷凝温度越高,其运行效率越差。 
 逆卡诺循环的制冷系数为:
 
-为逆卡诺循环的制冷系数 
-为制冷量,W; 
-为耗功率,W; 
-为蒸发温度,K; 
-为冷凝温度,K。
 根据目前空调工况冷小型冷水机的设计参数,假设逆卡诺循环的低温热源(蒸发)温度为 5.5℃ ,冷凝温度为 36.5℃ ,此时的制冷系数为8.99。表1显示了冷凝温度对逆卡诺循环制冷系数的影响,冷凝温度升高 1℃ ,则制冷系数降低2.94%~2.33%,且冷凝温度越低,影响越显著。
 
式中: 表1. 冷凝温度对逆卡诺循环制冷系数的影响   
 
冷凝温度(℃) 36.5 37.5 38.5 39.5 40.5 41.5 42.5 制冷系数 8.99 8.71 8.44 8.20 7.96 7.74 7.53 相对冷凝温度为 36.5℃ 时制冷系数的降低百分数(%)   3.13 6.06 8.83 11.43 13.89 16.22 冷凝温度升高 1℃ 制冷系数降低百分数(%)     2.94 2.76 2.60 2.46 2.33 对图1所示的蒸气压缩理论制冷循环进行计算,制冷剂为R 134a ,根据目前空调工况冷小型冷水机的设计参数,设蒸发温度为 5.5℃ ,冷凝温度为 36.5℃ ,进压缩机前的制冷剂蒸气过热度为 0℃ ,冷凝器出口制冷剂液体的过冷度为 0℃ ,取压缩过程的等熵绝热效率为0.9,此时的理论制冷系数为6.83,表2显示了冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响,冷凝温度升高 1℃ ,则制冷系数降低2.93%~3.66%,且冷凝温度越低,影响越显著。 表2. 冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响 冷凝温度(℃) 36.5 37.5 38.5 39.5 40.5 41.5 42.5 制冷系数 6.83 6.58 6.33 6.11 5.89 5.69 5.49 相对冷凝温度为 36.5℃ 时制冷系数降低百分数(%)   3.66 7.32 10.54 13.76 16.69 19.62 冷凝温度升高 1℃ 制冷系数降低百分数(%)     3.66 3.22 3.22 2.93 2.93 表3为麦克维尔(McQuay)PFS330.3型单螺杆冷小型冷水机的性能指标。随冷却水进出水温度升高,冷小型冷水机的COP下降,冷却水进出水温度升高 1℃ ,则COP降低3.24%~3.35%,且冷却水进出水温度越低,影响越显著。 表3 麦克维尔(McQuay)PFS330.3型单螺杆冷小型冷水机性能指标 冷却水进出水温度 30 ~ 35 ℃ 32 ~ 37 ℃ 35 ~ 40 ℃ COP 5.52 5.15 4.65 冷凝温度升高 1℃ 制冷系数降低百分数(%)   3.35 3.24 注:制冷剂:HFC 134a ;冷冻水进出水温度: 12 ~ 7 ℃ 表4为特灵(TRANE)CVHG-780型离心式冷小型冷水机的性能指标。随冷却水进出水温度升高,冷小型冷水机的能耗系数(每制取1冷吨冷量所消耗的电功率)增加,冷却水进出水温度每升高 1℃ ,则能耗系数增加3.14%~3.46%。 表4 特灵(TRANE)RTHB 450L 型水冷螺杆冷小型冷水机性能指标 冷却水进出水温度 25 ~ 30 ℃ 28 ~ 33 ℃ 30 ~ 35 ℃ 32 ~ 37 ℃ 35 ~ 40 ℃ 制冷量 ton 402 398 393 387 379 输入功率 KW 216 234 246 259 279 能耗系数 y(kW/ton) 0.537 0.588 0.626 0.669 0.736 冷却水进出水温度升高 1℃ 能耗系数升高 百分数(%)   3.14 3.23 3.46 3.33 注:制冷剂:HCFC22;冷冻水进出水温度: 12 ~ 7 ℃ 美国空调制冷学会 (ARI) 的 1997 指南 E(1997 GUILINE for Fouling Factors: A survey of their application in today ' s air conditioning and refrigeration industry Guideline E) 的第 4.3 条指出 : 换热器水侧的污垢热阻对空调和制冷设备的性能有显著影响 , 例如水冷式冷小型冷水机满负荷运行时 , 换热管管壁为清洁状态, 冷冻水的出水温度为 7 ℃ , 冷却水的出冷小型冷水机的温度为 35 ℃ , 冷小型冷水机的制冷剂的冷凝温度为 36 ℃ , 蒸发温度为 6 ℃ , 其能耗系数为 0.60kW/ton 。如果冷凝器和蒸发器水侧的污垢热阻均为4.4 ,则制冷剂的冷凝温度升高为 37℃ ,蒸发温度降低为 5℃ ,其能耗系数为0.65kW/ton,即运行费用增加了8.3%。实际的影响由于冷凝器和蒸发器换热管的形式不同可能会有些许不同。根据对制冷循环的性能计算可知蒸发温度降低 1℃ 使冷小型冷水机性能降低的数值比冷凝温度升高 1℃ 使冷小型冷水机性能降低的数值高10%。因此可以认为,冷凝温度升高 1℃ ,冷小型冷水机效率约降低4%。 根据国家标准 GBJ19-87 (2001年版)(中国计划出版社2001年)《采暖通风与空气调节设计规范-条文说明》中第 7.2.3 条:冷凝温度越低,制冷系数越大,可减少压缩机的耗电。例如,当蒸发温度一定时,冷凝温度每增加 1℃ ,压缩机单位制冷量的功耗率约增加3%~4% 综上所述,实际运行的水冷式冷小型冷水机的冷凝温度每增加 1℃,压缩机单位制冷量的功耗率约增加4%。  
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