R134a/R23复叠制冷系统级间容量比的优化分析
发布时间：2021-06-03 20:30
为了提高复叠制冷系统的性能以及优化系统设计时各循环压缩机的匹配问题,提出了无量纲参数——级间容量比,即低温循环压缩机进口处的体积流量与高温循环压缩机进口处的体积流量之比。建立了复叠制冷系统的数学模型,分析了级间容量比对中间温度和系统性能系数（COP）的影响,并在蒸发温度为-75-55℃、冷凝温度为2050℃及复叠温差为513℃的各种工况下,探究了最优级间容量比与工况参数的关系。结果表明:若级间容量比增加,则中间温度增加,COP先增加后缓慢减小,存在使COP最大的最优级间容量比;工况温度对COP的影响大于级间容量比对COP的影响,随冷凝温度上升,最优级间容量增大,蒸发温度上升,最优级间容量比增大;复叠温差增大,最优级间容量比减小;冷凝温度、蒸发温度及复叠温差平均每上升10℃,最优级间容量比变化范围为0.10.2。由工况参数和最优级间容量比的计算结果拟合得到了优化关联式,其计算思路和结果分析可为实际设计中各循环压缩机排量的选型匹配提供理论依据。
【文章来源】：西安交通大学学报. 2016,50(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图图２Ｒ１３４ａ／Ｒ２３复叠制冷循环图（ｂ）复叠循环ｐ－ｈ
，低温循环压缩机入口处的密度下降，质量流量下降，中间换热器内制热量下降。为了减小高温循环在中间换热器内的制冷量，降低中间温度，此时两循环压缩机吸气量均增加，但比值不变。虽然低温循环在中间换热器中单位质量放热量增加，但由于其质量流量减小相对更甚，故中间换热器内换热量减校由图５ｃ可知，当复叠温差（ΔＴｏｋ）增大时，中间温度降低。复叠温差增加的幅度远大于中间温度下降的幅度，复叠温差每增加１℃，中间温度平均下降（ａ）冷凝温度变化（ｂ）蒸发温度变化（ｃ）复叠温差变化图５不同工况下级间容量比对中间温度的影响０．３５℃，且级间容量比越大，复叠温差对中间温度的影响越明显。这是由于中间温度为高温循环的蒸发温度，复叠温差的增加意味着低温循环的冷凝温度增加，单位质量制热量减小，中间换热器内换热量减小，故降低中间温度使得高温循环单位质量制冷量减校此时，高温循环压缩机入口处制冷剂密度减小，吸气量增加，低温循环压缩机吸气量同比例增加，质量流量增加幅度小于单位质量制热量的减小幅度，故中间换热器内换热量减校２．２对ＣＯＰ的影响图６表示不同蒸发温度、冷凝温度和复叠温差下级间容量比对系统ＣＯＰ的影响。从图中可以看出，当级间容量比相同时，冷凝温度越高，蒸发温度１０７
正相关。由图６ａ可以看出，当ＣＯＰ最大时的最佳级间容量比随冷凝温度的增加而增加，由图５ａ可知，最佳级间容量比对应的最佳中间温度随冷凝温度的增加而增加。从图６ｂ可以看出，ＣＯＰ取最大值时的最佳级间容量比随蒸发温度的上升而下降，最佳中间温度随着蒸发温度的上升而上升。图６ｃ表示系统ＣＯＰ随复叠温差及级间容量比的变化情况，发现最佳级间容量比随复叠温差的减小而增加，最佳中间温度随复叠温差的减小而上升。（ａ）冷凝温度变化（ｂ）蒸发温度变化（ｃ）复叠温差变化图６不同工况下级间容量比对系统ＣＯＰ的影响分析图６还可知道，工况温度对系统ＣＯＰ的影响大于级间容量比（或中间温度）对系统ＣＯＰ的影响。这是由于中间温度影响两循环压缩机入口处的制冷剂密度及在中间换热器中单位质量的换热量，中间温度上升，高温循环吸气量减小，则低温循环吸气量增大。中间温度同时改变高温循环和低温循环的吸气，故级间容量比（或中间温度）决定系统内部两循环的能量分配，及是否使系统性能达到最优。蒸发温度、冷凝温度及复叠温差决定系统所要克服的温差和叠加部分温差，这些因素对系统ＣＯＰ的影响要大于能量分配对ＣＯＰ的影响。在不同工况下，系统存在最大ＣＯＰ和对应最佳级间容量比。工况参数和级间容量比两个因素引起系统ＣＯＰ的变化如图７所示。在不同工况下，选取合适的级间容量比可提高系统性能。３最优级间容量比分析及公式拟合３．１最优级间容量比的分析按图４的计算流程求得使ＣＯＰ最大的最优级间容量比（ｎＶ，ｏｐｔ），图８表示了最优级间容量比与温度工况的关系。如图８ａ所示，冷
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型部分自复叠热泵的理论研究[J]. 赖芬,吴裕远,欧阳前武,胡凤姣,王永涛,杨敏. 西安交通大学学报. 2012(03)
[2]R404A与CO2复叠式制冷系统的热力学分析与优化[J]. 赖艳华,董震,邵长波,吕明新,王庆为,孔德?. 山东大学学报(工学版). 2011(02)
[3]R600a/CO2一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环的性能研究[J]. 颜俊,任挪颖,钱伟,晏刚,厉彦忠. 西安交通大学学报. 2007(03)
本文编号：3211204
【文章来源】：西安交通大学学报. 2016,50(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图图２Ｒ１３４ａ／Ｒ２３复叠制冷循环图（ｂ）复叠循环ｐ－ｈ
，低温循环压缩机入口处的密度下降，质量流量下降，中间换热器内制热量下降。为了减小高温循环在中间换热器内的制冷量，降低中间温度，此时两循环压缩机吸气量均增加，但比值不变。虽然低温循环在中间换热器中单位质量放热量增加，但由于其质量流量减小相对更甚，故中间换热器内换热量减校由图５ｃ可知，当复叠温差（ΔＴｏｋ）增大时，中间温度降低。复叠温差增加的幅度远大于中间温度下降的幅度，复叠温差每增加１℃，中间温度平均下降（ａ）冷凝温度变化（ｂ）蒸发温度变化（ｃ）复叠温差变化图５不同工况下级间容量比对中间温度的影响０．３５℃，且级间容量比越大，复叠温差对中间温度的影响越明显。这是由于中间温度为高温循环的蒸发温度，复叠温差的增加意味着低温循环的冷凝温度增加，单位质量制热量减小，中间换热器内换热量减小，故降低中间温度使得高温循环单位质量制冷量减校此时，高温循环压缩机入口处制冷剂密度减小，吸气量增加，低温循环压缩机吸气量同比例增加，质量流量增加幅度小于单位质量制热量的减小幅度，故中间换热器内换热量减校２．２对ＣＯＰ的影响图６表示不同蒸发温度、冷凝温度和复叠温差下级间容量比对系统ＣＯＰ的影响。从图中可以看出，当级间容量比相同时，冷凝温度越高，蒸发温度１０７
正相关。由图６ａ可以看出，当ＣＯＰ最大时的最佳级间容量比随冷凝温度的增加而增加，由图５ａ可知，最佳级间容量比对应的最佳中间温度随冷凝温度的增加而增加。从图６ｂ可以看出，ＣＯＰ取最大值时的最佳级间容量比随蒸发温度的上升而下降，最佳中间温度随着蒸发温度的上升而上升。图６ｃ表示系统ＣＯＰ随复叠温差及级间容量比的变化情况，发现最佳级间容量比随复叠温差的减小而增加，最佳中间温度随复叠温差的减小而上升。（ａ）冷凝温度变化（ｂ）蒸发温度变化（ｃ）复叠温差变化图６不同工况下级间容量比对系统ＣＯＰ的影响分析图６还可知道，工况温度对系统ＣＯＰ的影响大于级间容量比（或中间温度）对系统ＣＯＰ的影响。这是由于中间温度影响两循环压缩机入口处的制冷剂密度及在中间换热器中单位质量的换热量，中间温度上升，高温循环吸气量减小，则低温循环吸气量增大。中间温度同时改变高温循环和低温循环的吸气，故级间容量比（或中间温度）决定系统内部两循环的能量分配，及是否使系统性能达到最优。蒸发温度、冷凝温度及复叠温差决定系统所要克服的温差和叠加部分温差，这些因素对系统ＣＯＰ的影响要大于能量分配对ＣＯＰ的影响。在不同工况下，系统存在最大ＣＯＰ和对应最佳级间容量比。工况参数和级间容量比两个因素引起系统ＣＯＰ的变化如图７所示。在不同工况下，选取合适的级间容量比可提高系统性能。３最优级间容量比分析及公式拟合３．１最优级间容量比的分析按图４的计算流程求得使ＣＯＰ最大的最优级间容量比（ｎＶ，ｏｐｔ），图８表示了最优级间容量比与温度工况的关系。如图８ａ所示，冷
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型部分自复叠热泵的理论研究[J]. 赖芬,吴裕远,欧阳前武,胡凤姣,王永涛,杨敏. 西安交通大学学报. 2012(03)
[2]R404A与CO2复叠式制冷系统的热力学分析与优化[J]. 赖艳华,董震,邵长波,吕明新,王庆为,孔德?. 山东大学学报(工学版). 2011(02)
[3]R600a/CO2一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环的性能研究[J]. 颜俊,任挪颖,钱伟,晏刚,厉彦忠. 西安交通大学学报. 2007(03)
本文编号：3211204
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